WO2018198033A1 - Test apparatus and method for testing a surface of at least one rotationally symmetrical test piece - Google Patents

Test apparatus and method for testing a surface of at least one rotationally symmetrical test piece Download PDF

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WO2018198033A1
WO2018198033A1 PCT/IB2018/052854 IB2018052854W WO2018198033A1 WO 2018198033 A1 WO2018198033 A1 WO 2018198033A1 IB 2018052854 W IB2018052854 W IB 2018052854W WO 2018198033 A1 WO2018198033 A1 WO 2018198033A1
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test
measuring system
support
support body
rotation
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PCT/IB2018/052854
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Frank THIELERT
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Confovis Gmbh
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Publication date
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    • G01B11/30Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces
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    • GPHYSICS
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    • G01N21/88Investigating the presence of flaws or contamination
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    • G01B2210/50Using chromatic effects to achieve wavelength-dependent depth resolution

Definitions

  • the present invention relates to a test device for testing a surface of at least one rotationally symmetric test specimen, wherein the test device comprises at least one test specimen support and rotation unit, a 1 D or 2 D measurement system for two-dimensional detection of the surface of the specimen, and a 2 ⁇ or SD Measuring system for three-dimensional detection of a portion of the surface of the specimen has.
  • the present invention further relates to a method for testing a surface, such as a surface, of at least one rotationally symmetric test specimen, wherein the test specimen is applied to a scholarerköperauflage- and -rotation unit and rotated with this about its axis of rotation, and the surface of the specimen with a 1 D or 2D measuring system is recorded in two dimensions and then three-dimensionally with a 2 1 / D or 3D measuring system.
  • the examination of rotationally symmetrical, especially cylindrical components for surface defects, in particular defects of the surface of the test specimen, with a 1 D or 2D measuring system with a 1 D or 2D measuring system.
  • the test specimen is rotated about its axis of rotation during the detection with the 1 D or 2D measuring system.
  • the test piece is applied to a test piece support and rotation unit, by means of which the test piece is rotatable about its axis of rotation by at least 360 °.
  • the defect needs to be specified in terms of its dimensions by detecting with a 2 1 D or 3-D measuring system, since by means of the 1 D or 2D Measuring system no height coordinates can be detected.
  • the transport of the test specimen from the 1 D or 2D measuring system to the 2V2D or 3D measuring system takes place manually in the prior art, that is to say that the test specimen is moved from the test specimen support and rotation unit which is located below or in the vicinity of the 1 D or 2D measuring system is arranged, taken down and placed on a below or in the vicinity of the 2 ⁇ - or SD measuring system arranged für Mikroauflage- and rotation unit.
  • the orientation of the test piece is changed so that the defect detected by the 1D or 2D measuring system is difficult to find again. This is also due to the fact that the position data of the defect are not detected in the prior art. Thus, to rediscover the defect, it is often necessary to re-scan at least a portion of the surface of the specimen for defects. Such a test of a specimen is very time consuming and costly.
  • the object is achieved on the one hand by a device of the type described above, in which the sketchenia- and rotation unit has a first, rotatable about its axis of rotation support body and a second, rotatable about its axis of rotation support body whose axes of rotation are arranged parallel to each other or in cutting a point that form a support for the at least one test specimen and by which the at least one test specimen is rotatable about its axis of rotation, at least the first support body is assigned an angular position sensor for determining a rotation angle of the specimen on the Ardeniaauflage- and -rotation unit, at least one the support body is connected to a drive motor, the OberAvemauflage- and -rotation unit on a carriage unit for transporting the test piece from the 1 D or 2D measuring system to the 2!
  • the 1 D or 2D measuring system has a measuring point detection device for determining position coordinates of at least one measuring point on the test body
  • the 2! D- or 3D measuring system has a topography detection device, with the topography data of the at least one measuring point can be detected
  • the 1 D or 2D measuring system and the 2V2D or 3D measuring system are connected to a common measuring point data evaluation unit.
  • Structural locations are to be understood here as intended structurings of the surface of a test specimen, whereas defects or defects are to be understood as unwanted surface unevennesses, such as, for example, cracks, grooves, dents, material throws, chatter marks, forging marks and / or material deposits.
  • defects or defects are to be understood as unwanted surface unevennesses, such as, for example, cracks, grooves, dents, material throws, chatter marks, forging marks and / or material deposits.
  • the surface of the test specimen is first detected two-dimensionally with the 1 D or 2D measuring system in order to detect possible defects of the surface of the test specimen.
  • the 1 D or 2D measuring system can be designed, for example, as a camera device which has an autofocus device by means of which the detected surface is automatically focused. In alternative embodiments, however, a manual device for focusing the detection range can also be used.
  • the 2 D or 3D measuring system has a 2V2D or 3D sensor for this purpose, whereby under 2! D sensor is to be understood as a sensor by which each x-y pair in a surface, so the surface coordinates, exactly one altitude coordinate z is assigned. In the case of a 3D sensor, however, each surface coordinate can be assigned any number of height coordinates.
  • the 2V2D or SD measuring system is preferably designed as a microscope device.
  • the 2 D or 3D measuring system also has an autofocus device, since the checking process can be expediently accelerated by the provision of an autofocus device.
  • the VJd or 3D measuring system can also be set manually.
  • the determined by the 1 D or 2D measuring system focus of the 2! D or 3D measuring system can be adopted, whereby the testing process can be accelerated.
  • the data acquired by the 2V £ D or 3D measuring system is transmitted to a measuring point data evaluation unit, to which the data acquired by the 1D or 2D measuring system are also sent.
  • the process tag data evaluation unit automatically generates a report based on this data.
  • the report may include, for example, an image of the defect, the dimensions of the defect, and information as to whether or not the specimen complies with user-defined thresholds.
  • the measuring point data evaluation unit is preferably a computer which has a corresponding data processing and output program.
  • the measuring point data evaluation unit has a program which makes it possible for the 2! D or 3D measuring system recorded map topography data and thus graphically represent the defect of the specimen.
  • only individual measured values for example those selected by the user, such as, for example, the depth of a scratch or the height of a material accumulation, can be specified as a numerical value by the measuring data evaluation unit. It is also possible for the measuring point data evaluation unit to notify the user if the test piece has no defects.
  • the measuring point data evaluation unit can furthermore have a signal device which, for example, outputs a visual, acoustic and / or haptic signal when a defect is detected which exceeds a limit previously set by the user and / or if there is no defect.
  • a signal device which, for example, outputs a visual, acoustic and / or haptic signal when a defect is detected which exceeds a limit previously set by the user and / or if there is no defect.
  • the specimen during the entire test process including during the transport of the specimen from the 1 D or 2D measuring system to 2 2D or 3D measuring system and the detection of the specimen by the 1 D or 2D measuring system and the VJd or 3D measuring system, on a first and a second covered by the scholar Eisenberg- and rotation unit support body.
  • the support bodies are support rollers, the two support bodies are advantageously aligned parallel to one another, lying in one plane.
  • other bodies such as cones or truncated cones, can be used, which are arranged so that their axes of rotation intersect at a point.
  • the specimen is at least 360 ° rotatable about its own axis of rotation, whereby the detection of the entire surface, in particular the surface of the specimen, by the 1 D or 2D measuring system and the 2! D or 3D measuring system is possible.
  • the test specimen is placed parallel to the two support bodies in the middle of the two support bodies.
  • the first and second support bodies are mounted on a carriage unit.
  • the specimen can thus be transported automatically, without having to be relocated, at least from the 1 D or 2 D measuring system to the 2 / D or 3D measuring system.
  • the sketchworksauflage- and -rotation unit having the first and the second support body can also be transported by means of the carriage unit to a loading and / or unloading.
  • the carriage unit is automatically movable at least in two axial directions.
  • the sketcheniaauflage- and rotation unit is driven in response to a measurement result with the carriage unit to a certain position.
  • the für usufactor- and rotation unit can be transported to a position at which the non-functional specimens are sorted out and / or on which the functional specimens are forwarded to their place of use.
  • the slide unit can also be moved manually in special variants of the test device according to the invention.
  • the movement of the slide unit is triggered by a signal from the measuring point data evaluation unit, which is coupled to the 1D or 2D measuring system and receives corresponding information from this if a defect has been detected and the detection process of the entire surface of the test piece by the 1 D or 2D measuring system is completed.
  • the test specimen can also be transported to the 2V2D or SD measuring system immediately after detection of a defect by the 1D or 2D measuring system.
  • the test piece can be transported back to the 1 D or 2D measuring system and not yet released Error tested surface of the specimen with the 1 D or 2D measuring system with regard to defects or errors are detected. If at least one defined threshold value is exceeded, the test specimen is sorted out.
  • the carriage unit is provided on a machine bed on which the 1 D or 2D measuring system and the 2! D or 3D measuring system are arranged.
  • the test apparatus itself can be designed to be transportable or stationary in relation to the application.
  • the second support body is connected to a drive motor.
  • the rotational movement of the second support body is transferred by friction to the specimen.
  • the first support body rotatable about its axis of rotation is preferably set in rotation by the contact with the test body and its rotational movement. In further embodiments of the test device according to the invention, however, also the first and the second support body or the first support body can be driven.
  • the two support body are the same design, but may be configured differently in other variants of the test device.
  • they may consist of different materials, have different surface structures and / or coatings and / or different dimensions.
  • the first support body is connected to an angular position sensor. Furthermore, the 1 D or 2D measuring system for data transmission by means of the measuring point data evaluation unit with the 2! Coupled D- or 3D measuring system.
  • the angular position sensor can always determine the current position and / or a current angle of rotation of the test body. Upon detection of a defect on and / or in the surface of the test specimen by the 1D or 2D measuring system, such precise position tion data of the defect can be determined. The rotation angle coordinates are used to position the defect below the 2! D or 3D measuring system used.
  • the current position or rotational position of the test specimen can also be calculated starting from a zero position of the test specimen based on the diameter of the test specimen and / or a speed of the drive and determining the speed and the time .
  • the drive is preferably connected to the measuring point data evaluation unit, which calculates the current position of the test object on the basis of drive data.
  • a zero point running along a surface line of the test specimen is defined, by means of which the coordinates of the defect are determined.
  • Coordinate transformation transforms the coordinates determined in one or two-dimensional detection of the test specimen into two coordinate directions into rotation angle coordinates. After transformation of the coordinates and their transmission to the 2 1 D or 3D measuring system, the defect can be checked for defects directly in the viewing angle of the 2! Without re-scanning the surface! D or 3D measuring system are aligned.
  • the defect is here automatically after detection of the specimen with the 1 D or 2D measuring system by lateral movement of the resting on the Ard Economicsauflage- and -rotation unit specimen with the carriage unit and by rotation of the specimen by at least the second support body under the 2V2D or 3D Positioning system. Furthermore, the entire surface of the test specimen can also first be detected with the 1D or 2D measuring system and then transported to the 2 ⁇ or 3D measuring system only upon detection of at least one defect. In this case, after the analysis of a first defect by the 2V2D or 3D measuring system, the test specimen is automatically rotated by the second driven support body so that a next defect can be detected three-dimensionally with the 2V2D or 3D measuring system.
  • the test device according to the invention thus enables a very fast, effective, cost-effective and, above all, comprehensible testing of test specimens.
  • the 1 D or 2 D measuring system, the 2V2D or 3D measuring system, the test specimen support and rotation unit and the measuring point detection device are preferably coupled to one another in such a way that, for example, the test specimen is analyzed by means of a single push of a button and a report is output by the measuring point detection device can.
  • Such a one-button operation of the test device according to the invention allows a very simple, low-error and easy-to-use operation of the tester.
  • the 1D or 2D measuring system has an imaging system with dark field illumination.
  • a dark field illumination imaging system may be, for example, a dark field microscope.
  • Using a dark field illumination imaging system illuminates the surface of the specimen, with surface defects, such as cracks, appearing bright compared to the rest of the smooth surface. Defects are thus highlighted and can be easily recognized.
  • other imaging systems such as a bright field microscope can be used for defect detection.
  • the 2V2D or 3D measuring system has a 2V2D or an SD topography sensor.
  • the topography sensor can be designed, for example, as an optical and / or tactile sensor. Furthermore, however, a chromatic confocal sensor can also be used.
  • the topography sensor serves primarily to create a three-dimensional point cloud or a height profile from an area in which the defect is located. By coupling the 2! D- or 3D measuring system with the measuring point data evaluation unit, an image is created by the point cloud or the height profile, which illustrates the defect.
  • a positioning unit is connected to the objective in order to adjust the height of an objective of the 2V2D or 3D measuring system.
  • the 2V2D or 3D measurement of the detected defect is made by shifting the height of the objective so that an optical section is produced by the measuring point at different levels.
  • the optical sections are evaluated, for example, by an algorithm which shows the differences in height at each level an in-projected optical grating sets or evaluates a surface contrast in order to analyze the exact location of the respective surface points and thus to be able to determine in particular the depth of the defect can.
  • the algorithm is stored in the measuring point data evaluation unit, to which the measurement results are transmitted and which outputs the result of the measuring process.
  • the test body support and rotation unit has at least one guide for changing a distance between the first support body and the second support body.
  • test specimens of different dimensions can be easily applied to the support bodies.
  • the position of a test body applied to the support bodies in a direction which is perpendicular to a longitudinal direction of the support bodies and perpendicular to a direction in which the support bodies are arranged side by side extends.
  • the test device has at least one displacement measuring device for determining a distance between the first support body and the second support body.
  • the displacement measuring system can have, for example, an ultrasonic sensor, a laser sensor, a light sensor and / or sliding contacts.
  • first support body and / or the second support body have an anti-slip coating or surface structure.
  • an anti-slip coating By an anti-slip coating, the friction between the test specimen and the support bodies is increased, whereby the rotational movement of the support body can be better transmitted to the specimen or from the specimen on the non-driven support body.
  • At least one O-ring formed of Viton is provided above the first support body and / or the second support body, since such an optimum Contact between the test specimen and the respective support body can be produced. Furthermore, however, more or less O-rings can be attached to the support body.
  • the complete surface of the support body may also be provided with an anti-slip coating.
  • the anti-slip coating with any structure, such as dotted, grid-shaped or line-like, be applied to the support body.
  • the support body can also be made of non-slip material, such as rubber. The use of Viton as an anti-slip coating has proven to be particularly advantageous in terms of its properties and cost, but other materials can be used as anti-slip coating.
  • test specimens without defects can be transported directly from the 1D or 2D measuring system to the place of use, for example a warehouse, a production facility or a shipping facility.
  • faulty test specimens can be transported to the 2 1 D or 3D measuring system by means of the specimen sorting device and from there, depending on the measurement result, either also be supplied to the place of use or to a reject part store.
  • the test body sorting device can have, for example, a gripper device, a push device, a barrier device and / or a switch device.
  • the test apparatus may also include a plurality of specimen sorting devices. For example, one specimen sorting device near the 1D or 2D measuring system and another near the 2! D or 3D measuring system can be arranged.
  • the 1 D or 2D measuring system and / or the 2! D or 3D measuring system attached to a leading over the für Eisenlage- and rotation unit portal of the test apparatus.
  • the gantry is advantageously provided on or at the machine bed, on which also the carriage supporting the test body support and rotation unit is provided.
  • the 1 D or 2 D measuring system and the 2V2D or 3D measuring system can be held and positioned particularly easily and with regard to the tester transport. So be it it is possible that the position of the 1 D or 2D measuring system and / or the 2V2D or 3D measuring system in the direction of a portal longitudinal direction, for example, depending on the test specimen dimensions, is changed.
  • the 1 D or 2D measuring system and the 2 D or 3D measuring system can, however, also be mounted in a fixed position on the portal.
  • the 1 D or 2D measuring system and / or the 2! D or 3D measuring system also be provided in another way at or near the scholar Economicsauflage- and - rotation unit. So the 1 D or 2D measuring system and the 2! D or 3D measuring system also be attached to a single tripod.
  • the 1D or 2D measuring system and / or the 2V2D or SD measuring system are interchangeably provided so that they are exchanged by a 1D or 2D measuring system and / or a 2D or 3D measuring system with different characteristics can. This is particularly useful when test bodies with different properties are to be tested with the test device according to the invention.
  • the object of the present invention is further achieved by a method of the type mentioned, in which the test body is placed on the one rotatable about its axis of rotation first support body and rotatable about its axis of rotation second support body KirSchauflage- and rotation unit and rotated between the support bodies wherein at least one angle of rotation of the test specimen on the für Eisenlage- and -rotation unit is determined, at least the second support body is driven, are determined with a measuring point detection device of the 1 D or 2 D measuring system position coordinates of at least one measuring point on the test specimen, the test specimen by means of on a carriage unit provided für Eisenlage- and rotation unit of the 1 D or 2D measuring system to the 2V2D or 3D measuring system is transported, with a topography detection device of the 2 1 / D or 3D measuring system Topogr aphiechal the at least one measuring point are detected, and the detected by the 1 D or 2D measuring system and the 2V2D or SD measurement system data transmitted to a Meßstellenen Scheme Edinburgh
  • the surface of the specimen is inventively first or two-dimensionally detected with a 1 D or 2D measuring system.
  • the test specimen is placed on a first and a second of a scholar Economicsauflage- and - rotation unit covered support body and set by driving at least one of the support body in rotation.
  • the specimen is rotated about its own axis by at least 360 °, particularly preferably by 370 °.
  • the specimen If a surface defect is detected by the 1D or 2D measuring system on the surface of the specimen, the specimen, especially the part of the specimen which has the defect, will be marked with a 2! D or 3D measuring system two and a half or three-dimensional recorded in order to obtain detailed information about the error, in particular height coordinates of the error.
  • topographical data are specifically recorded with a topography acquisition device comprised by the 2V2D or 3D measuring system, which are transmitted to a measuring point data evaluation unit.
  • the measurement data evaluation unit prepares the measurement data and outputs it to a user, for example in the form of a map of the area scanned with the 2V2D or 3D measurement system and / or as numerical values.
  • the measuring point data evaluation unit indicates to the user whether at least one threshold previously defined by the user has been exceeded and the respective test specimen is to be sorted out or whether the test specimen can be functionally used by the user.
  • the test piece rests on the two support bodies during the entire test process.
  • Transporting the specimen from the 1 D or 2D measuring system to the 2! D- or 3D measuring system takes place here by automatic process of the test body supporting the support body by means of a carriage unit.
  • the transport of the support bodies is triggered by a signal of the measuring point data evaluation unit coupled to the 1 D or 2 D measuring system, as soon as they are separated from the 1 D sensor. or 2 D measuring system obtains the information that the two-dimensional test process is completed and at least one error was detected or the test process is interrupted because an error was detected.
  • the position of the defect is detected upon detection by the 1D or 2D measuring system certainly.
  • at least the first support body is connected to an angular position sensor, by means of which the angle of rotation of the resting on the support bodies test piece is determined.
  • the corresponding angle of rotation is determined by coupling the angular position sensor with the measuring point data evaluation unit and the corresponding value is transmitted to the 2V2D or SD measuring system so that it is located in or on the 2V2D or 3D measuring system when the test specimen is arranged can be adjusted without having to rescan the surface of the specimen after defects.
  • the angle of rotation of the test specimen can also be determined additionally or alternatively based on the rotational speed of the driven support body and a diameter of the specimen.
  • a zero point running along a top line of the specimen is defined at the beginning of the test, which serves as the starting point for determining the angle of rotation.
  • the current coordinates of the defect in two axial directions are determined and stored. Coordinate transformation converts these coordinates into rotation angle coordinates and provides them to the 2> D or 3D measurement system for positioning the test specimen.
  • the positioning of the test specimen is effected by a translatory movement of a test specimen bearing and rotating unit carrying the specimen by means of the slide unit and a rotation of the specimen by the at least one driven support body.
  • the test specimen support and rotation unit can be moved at least in two axial directions.
  • the one- or two-dimensional detection of a region of the surface of the specimen is carried out with an imaging system with dark field illumination.
  • the test specimen is illuminated by the image illumination system, which is embodied, for example, as a dark field microscope, whereby cracks and other defects in the specimen surface become visible.
  • the detection of the test specimen can also be effected by means of a bright field microscope or another imaging system.
  • the one-dimensional detection of a portion of the surface of the specimen can also be performed, for example, with a tactile sensor or measuring system.
  • the defect of the test specimen with a 2! D- or a 3D topography sensor two and a half or three-dimensional recorded.
  • a point cloud or a height profile depicting the defect of the surface of the test specimen is created, which / s differs from that with the 2! D or 3D measuring system coupled measuring point data evaluation unit is displayed graphically and / or relevant measured values are output from this.
  • an optical, tactile and / or chromatic confocal sensor can be used as a topography sensor.
  • a 2! D- or 3D measurement of the specimen by adjusting the height of at least one objective of the 2V2D or 3D measuring system, wherein in several superimposed planes optical sections are generated, which are evaluated by an algorithm.
  • the 2V2D or 3D measurement of the detected defect preferably takes place by height displacement of the objective, so that an image is generated by the measuring point at different levels.
  • the optical sections are evaluated, for example, by an algorithm which sets the contrast that is different in each height with respect to a projected-in optical grating or evaluates a surface contrast in order to analyze the exact position of the respective surface points and thus in particular to be able to determine the depth of the defect.
  • a distance between the first support body and the second support body is determined by a displacement measuring device.
  • the distance between the two support body to each other can be optimally adapted to the diameter of the specimen.
  • an ultrasonic sensor, a laser sensor and / or a light sensor can be used to determine the distance between the two support bodies.
  • Figure 1 shows schematically an embodiment of a test device according to the invention in a front view from the top right
  • Figure 2 shows schematically a detail of the test device according to the invention shown in Figure 1 in a front view from above, which illustrates a carriage unit, a first and a second support body and a test body applied to the support bodies.
  • Figure 1 shows schematically an embodiment of a test device 1 according to the invention in a front view from the top right.
  • the test apparatus 1 For testing a surface 21 of a test specimen 2, the test apparatus 1 has a 1 D or 2D measuring system 4 attached to a gantry 7 and a 2 also arranged on the gantry 7! D or SD measuring system 5 on.
  • the 1D or 2D measuring system 4 as well as the 2 ⁇ or 3D measuring system 5 can be moved along the portal 7.
  • the 1D or 2D measuring system 4 and / or the 2V2D or 3D measuring system 5 can also be attached to the portal 7 in a stationary manner.
  • the 1 D or 2D Measuring system 4 and / or the 2V_! D or 3D measuring system 5 are not provided on a portal of the test apparatus 1, but are for example also arranged on a stand unit.
  • the 1D or 2D measuring system 4 is formed in the embodiment shown as a camera device with dark field illumination, by means of which the surface 21 of the specimen 2 with respect to defects one or two-dimensional detected. If a defect in or on the surface of the test specimen 2 is detected by the 1D or 2D measuring system 4, this defect is subsequently detected two-by-half or three-dimensionally with the 2 / D or 3D measuring system 5.
  • the 2V 2 D or 3D measuring system 5 is designed as a microscope device in the embodiment shown and has a topography sensor. By analyzing the defect with the topography sensor, it is possible to determine dimensions of the defect, in particular height coordinates, which are decisive for whether the test specimen 2 is sorted out as a reject part or a functional part is used.
  • the 2 1 / D or 3D measuring system 5 is connected to a measuring point data evaluation unit 9.
  • the measuring point data evaluation unit 9 is designed as a computer, which makes it possible to output the topography data obtained from the 2V D or 3D measuring system 5 graphically or as a numerical value and to a user based on these data and to tell the thresholds previously set by a user whether the test specimen 2 meets the desired requirements or has to be sorted out as a reject part.
  • the Norwegian- and 3D measuring system 5 below the 1 D or 2D measuring system 4 and the 2 D or 3D measuring system 5, a scholar Eisenberglage- and -rotation unit 3 is provided, on which the test body 2 rests during the entire test process.
  • the für Eisenlage- and rotation unit 3 has a first support body 31 and a second support body 32.
  • the first support body 31 and the second support body 32 are mounted in a holding device 34, 34 'such that they are each rotatable about their own axis of rotation B, C.
  • the first support body 31 and the second support body 2 are designed as support rollers oriented parallel to one another.
  • test body 2 On the two support bodies 31, 32 is the test body 2 to be inspected for surface defects placed, wherein the test piece 2 is aligned in the center of the first and second support body 31, 32, parallel to the two support bodies 31, 32.
  • a cylindrical test specimen 2 is tested.
  • differently shaped rotationally symmetric test specimens 2 for example spherical or conical test specimens 2, can be tested.
  • the two support bodies 31, 32 having holding means 34, 34 ' is provided on a movable slide unit 6.
  • the time of the test process can be significantly shortened compared with the test method known from the prior art and thus the costs for the test Testing process are lowered.
  • test body support and rotation unit 3 having the holding device 34, 34 ' can be mounted such that it can be moved in two or three axial directions.
  • This has the advantage that the strigome- and -rotation unit 3 and thus the specimen 2 can be placed particularly accurately under the 1 D or 2D measuring system 4 and the 2V2D or 3D measuring system 5.
  • other positions for example, loading and / or unloading, can be easily achieved.
  • the 1D or 2D measurement system 4 and the specimen support and rotation unit 3 are supported Slide unit 6 coupled to the measuring point data evaluation unit 9.
  • a signal is transmitted from the 1D or 2D measuring system 4 to the measuring point data evaluation unit 9 in order to inform the test specimen 2 that the specimen 2V £ D or 3D measuring system 5 must be detected.
  • the measuring point data evaluation unit 9 sends a signal to the slide unit 6, whereby the slide unit 6 transports the test piece support and rotation unit 3 to the 2-D or 3-D measuring system 5.
  • the sketcheniaierlage- and rotation unit 3 insofar as no defect was detected by the 1 D or 2 D measuring system 4, not to the 2V2D or SD measuring system 5 method, but the test piece 2 directly from the fürauflage- and removed rotation unit 3 and optionally placed a new specimen 2 on this.
  • the test process performed with the test apparatus 1 according to the invention is thus very efficient, time-saving, cost-effective and comprehensible.
  • the second support body 32 is connected to a drive, which drives the second support body 32. Due to the rotation of the second support body 32 about its axis of rotation B and the contact of the second support body 32 with the test specimen 2, the specimen 2 is set in motion. The test body 2 rotates about its axis of rotation A. Further, the first support body 31 is also caused by contact of the specimen 2 during rotation of the specimen 2 in motion, wherein the first support body 31 rotates about its axis of rotation C.
  • the complete surface 21 of the test specimen 2 can be easily examined by the 1D or 2D measuring system 4 for defects, such as, for example, grooves, cracks, impressions or accumulations of material due to the rotation of the specimen 2.
  • defects such as, for example, grooves, cracks, impressions or accumulations of material due to the rotation of the specimen 2.
  • both support bodies 31, 32 can also be driven, and these can be driven by a common drive or two separately coupled or uncoupled drives.
  • the first support body 31 is connected to an angular position sensor which continuously determines the current position and / or a current rotation angle ⁇ of the test body 2 applied to the support bodies 31, 32. Based on the position of the test specimen 2, the position of a detected by the 1 D or 2D measuring system 4 defect can be determined, whereby the defect in detection of the specimen 2 with the 2V2D or 3D measuring system 5 can be found quickly and easily.
  • position data from the angular position encoder to the Meßstellenensky- evaluation unit 9 and transmitted from this to the 2 D or 3D measuring system 5.
  • defect detection the test piece 2 is moved by means of the slide unit 6 to the 2 D or 3D measuring system 5.
  • the test specimen 2 is rotated on the basis of the position data of the defect determined by the angular position sensor by means of the driven support body 32 so that the defect can be detected with the 2V 2 D or 3D measuring system 5.
  • the inspection process can be shortened by quickly locating the defect and unnecessary handling processes and thus reducing the testing costs.
  • the actual angle of rotation ⁇ of the test piece 2 can alternatively or additionally be determined using a diameter d of the test piece 2 and a speed which can be detected, for example, at the drive of the second support body 32.
  • the angle of the driven support body 32 is monitored and read out.
  • the gantry 7 and the slide unit 6 having the test piece support and rotation unit are provided on a machine bed 70 so that the test piece support and rotation unit 3 and the measuring systems 4, 5 are in a fixed relationship to one another.
  • the test apparatus 1 further has a scholareniaortiervorraum 10 formed in the embodiment shown as a robot, by means of which defects rejected specimens 2, placed new specimens 2 on the scholarisme- and rotation unit 3 and transported as functionally tested specimens 2 to their place of use.
  • the sketch redesignortiervoriques 10 may be formed, for example, as a conveyor belt with a point and / or barrier system.
  • a type of pusher as a sorting system which pushes the test piece 2 according to its test result onto a corresponding conveyor belt or the like.
  • FIG. 2 schematically shows a detail of the testing device 1 according to the invention shown in FIG. 1 in a front view from above, which shows a carriage unit 6, a first and a second support body 31, 32 and one on the support bodies 31, 32 applied test specimen 2 illustrates.
  • the same reference numerals as in Figure 1 denote the same components, for which reason reference is made to the previous description of these components.
  • the first support body 31 and the second support body 32 each have an anti-slip coating 33, 33 'in the form of O-rings.
  • the O-rings are made of Viton, but may be formed in other embodiments of the test apparatus 1 but also made of rubber or other slip-resistant material.
  • a plurality of O-rings are provided around one support body 31, 32.
  • only one or two O-rings can be mounted around a respective support body 31, 32.
  • the dimensions of the O-rings can vary.
  • the anti-slip coating 33, 33 ' can also cover the entire surface of the support bodies 31, 32 or be applied to it with a specific structure.
  • the support bodies 31, 32 may also be formed of slip-resistant material, such as rubber.
  • the first support body 31 and the second support body 32 are designed identically and arranged at the same height in the test apparatus 1.
  • the support bodies 31, 32 can however also be designed differently.
  • the support bodies 31, 32 can also be arranged at different heights in the test apparatus 1.
  • a distance D from the first support body 31 to the second support body 32 is adjustable.
  • the first and the second support body 31, 32 are provided on a guide 35.
  • the distance D between the first and second support bodies 31, 32 is changed by command from the measurement point data evaluation unit 9.
  • the user informs the user of the measuring point data evaluation unit 9 of the diameter d of the test body 2 currently being tested.
  • test apparatus 1 can also Have a measuring device, which determines the diameter d of the test piece 2 at the beginning of a test process and this value of Meßstellenen Schemeaustechnischsein- unit ⁇ , whereupon the measuring point data evaluation unit 9 automatically adjusts the distance D between the two support bodies 31, 32.
  • the distance D can also be varied manually, for example by actuating a dial.
  • the two support body 31, 32 can be moved by a common guide 35. Furthermore, however, in order to vary the distance D between the two support bodies 31, 32, only one of the two support bodies 31, 32 may be applied to a guide. Likewise, the first and the second support body 31, 32 may be provided on separate guides or the support body 31, 32 are guided by a plurality of common guides.
  • the test apparatus 1 shown in FIG. 2 also has a displacement measuring device 11 with which the distance D between the two support bodies 31, 32 can be determined. Based on a well-defined distance D, for example, the test specimen 2 can be better placed.
  • the 1 D or 2 D measuring system 4, the 2! D- or 3D measuring system 5, the Meßstellenffleausêtsaku 9 and the slide unit 6 are coupled so that, for example, with only a push of a button, the test process of the test piece 2 is handled and the user all essential information is output by the Meßstellenen Schemeêtsaku 9.
  • the PrüSystemsortiervorraum 10 may be coupled to the above components, so z. B. at the touch of a button, the tested specimens 2 are sorted out according to the test result and thus the test process is fully automatic, expeditious and cost-effective.

Abstract

The present invention relates to a test apparatus for testing a surface of at least one rotationally symmetrical test piece, wherein the test apparatus comprises at least one test piece support and rotation unit, a 1D or 2D measuring system for the one-dimensional or two-dimensional detection of the surface of the test piece and a 21/2D or 3D measuring system for the two-and-a-half or three-dimensional detection of a region of the surface of the test piece. The present invention further relates to a method for testing a surface of at least one rotationally symmetrical test piece. In order to be able to effectively test a test piece, the test piece support and rotation unit of the apparatus according to the invention has a first support body which can be rotated about the rotational axis thereof and a second support body which can be rotated about the rotational axis thereof, the rotational axes of which are arranged parallel with one another or intersect at a point, which form a support for the at least one test piece and by which the at least one test piece can be rotated about the rotational axis thereof. In addition, at least one angular position transcoder for determining an angle of rotation of the test piece on the test piece support and rotation unit is associated with the first support body, at least one of the support bodies is connected to a drive motor and the test piece support and rotation unit can be displaced on a carriage unit for transporting the test piece from the 1D or 2D measuring system to the 21/2D or 3D measuring system and back. The 1D or 2D measuring system further comprises a measuring point detection device for determining positional coordinates of at least one measuring point on the test piece, and the 21/2D or 3D measuring system comprises a topography detection device, by means of which the topography data of the at least one measuring point can be detected, and the 1D or 2D measuring system and the 21/2D or 3D measuring system are connected to a common measuring point data evaluation unit. The problem of the current invention is furthermore solved by the associated method.

Description

Prüfvorrichtung und Verfahren zum Prüfen einer Oberfläche wenigstens eines rota tionssymmetrischen Prüfkörpers  Test device and method for testing a surface of at least one rotationally symmetric test specimen
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Prüfvorrichtung zum Prüfen einer Oberfläche wenigstens eines rotationssymmetrischen Prüfkörpers, wobei die Prüfvorrichtung wenigstens eine Prüfkörperauflage- und -rotationseinheit, ein 1 D- oder 2 D-Messsystem zum zweidimensionalen Erfassen der Oberfläche des Prüfkörpers, und ein 2ΛΌ- oder SD- Messsystem zum dreidimensionalen Erfassen eines Bereiches der Oberfläche des Prüfkörpers aufweist. The present invention relates to a test device for testing a surface of at least one rotationally symmetric test specimen, wherein the test device comprises at least one test specimen support and rotation unit, a 1 D or 2 D measurement system for two-dimensional detection of the surface of the specimen, and a 2ΛΌ or SD Measuring system for three-dimensional detection of a portion of the surface of the specimen has.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Prüfen einer Oberfläche, wie beispielsweise einer Oberfläche, wenigstens eines rotationssymmetrischen Prüfkörpers, wobei der Prüfkörper auf eine Prüferköperauflage- und -rotationseinheit aufgebracht und mit dieser um seine Rotationsachse rotiert wird, und die Oberfläche des Prüfkörpers mit einem 1 D- oder 2D-Messsystem zweidimensional und anschließend mit einem 21/ D- oder 3D-Messsystem dreidimensional erfasst wird. The present invention further relates to a method for testing a surface, such as a surface, of at least one rotationally symmetric test specimen, wherein the test specimen is applied to a Prüferköperauflage- and -rotation unit and rotated with this about its axis of rotation, and the surface of the specimen with a 1 D or 2D measuring system is recorded in two dimensions and then three-dimensionally with a 2 1 / D or 3D measuring system.
Insbesondere bei zylinderförmigen Bauteilen, bei welchen die Funktion der Bauteile durch die Oberflächenstruktur ihrer Oberfläche bestimmt wird, ist eine Prüfung der Oberfläche auf Defekte, wie beispielsweise Schlagstellen, Drehriefen, Kratzer, Druckstellen oder Materialansammlungen, unumgänglich. Speziell bei einer Gleit- oder Wälzbeanspruchung der zylinderförmigen Bauteile darf die Oberfläche keine Fehler bzw. nur minimale Fehler aufweisen. Hierzu ist es erforderlich, jedes Bauteil hinsichtlich Oberflächenfehlern und gegebenenfalls hinsichtlich der jeweiligen Fehlerabmessungen zu untersuchen. In particular, in the case of cylindrical components, in which the function of the components is determined by the surface structure of their surface, a test of the surface for defects, such as impact marks, rotational depths, scratches, bruises or accumulations of material, inevitable. Especially with a sliding or rolling stress of the cylindrical components, the surface must have no errors or only minimal errors. For this purpose it is necessary to examine each component with regard to surface defects and, if appropriate, with regard to the respective defect dimensions.
Im Stand der Technik erfolgt die Prüfung von rotationssymmetrischen, speziell zylinderförmigen Bauteilen auf Oberflächenfehler, insbesondere Fehler der Oberfläche des Prüfkörpers, mit einem 1 D- oder 2D-Messsystem. Hierbei wird der Prüfkörper während der Erfassung mit dem 1 D- oder 2D-Messsystem um seine Rotationsachse gedreht. Der Prüfkörper wird hierfür auf eine Prüfkörperauflage- und -rotationseinheit aufgebracht, mittels welcher der Prüfkörper mindestens um 360° um seine Drehachse drehbar ist. Wird bei der zweidimensionalen Erfassung des Prüfkörpers mit dem 1 D- oder 2D-Messsystem ein Defekt detektiert, muss der Defekt hinsichtlich seiner Abmessungen durch Erfassung mit einem 21 D- oder 3D-Messsystem spezifiziert werden, da mittels dem 1 D- oder 2D- Messsystem keine Höhenkoordinaten erfasst werden können. Der Transport des Prüfkörpers von dem 1 D- oder 2D-Messsystem zu dem 2V2D- oder 3D-Messsystem erfolgt im Stand der Technik manuell, das heißt, der Prüfkörper wird von der Prüfkörperauflage- und -rotationseinheit, welche unter bzw. in der Nähe des 1 D- oder 2D-Messsystems angeordnet ist, heruntergenommen und auf eine unter bzw. in der Nähe des 2ΛΌ- oder SD- Messsystems angeordnete Prüfkörperauflage- und -rotationseinheit gelegt. Hierbei wird in der Regel die Ausrichtung des Prüfkörpers verändert, sodass der durch das 1 D- oder 2D- Messsystem detektierte Defekt nur schwer wiederzufinden ist. Dies ist auch dem geschuldet, dass die Positionsdaten des Defektes im Stand der Technik nicht erfasst werden. Zum erneuten Auffinden des Defektes ist es somit oftmals erforderlich, zumindest einen Teil der Oberfläche des Prüfkörpers erneut hinsichtlich Fehlern zu scannen. Eine derartige Prüfung eines Prüfkörpers ist sehr zeitaufwändig und kostenintensiv. In the prior art, the examination of rotationally symmetrical, especially cylindrical components for surface defects, in particular defects of the surface of the test specimen, with a 1 D or 2D measuring system. In this case, the test specimen is rotated about its axis of rotation during the detection with the 1 D or 2D measuring system. For this purpose, the test piece is applied to a test piece support and rotation unit, by means of which the test piece is rotatable about its axis of rotation by at least 360 °. If a defect is detected in the two-dimensional detection of the test specimen with the 1 D or 2D measuring system, the defect needs to be specified in terms of its dimensions by detecting with a 2 1 D or 3-D measuring system, since by means of the 1 D or 2D Measuring system no height coordinates can be detected. The transport of the test specimen from the 1 D or 2D measuring system to the 2V2D or 3D measuring system takes place manually in the prior art, that is to say that the test specimen is moved from the test specimen support and rotation unit which is located below or in the vicinity of the 1 D or 2D measuring system is arranged, taken down and placed on a below or in the vicinity of the 2ΛΌ- or SD measuring system arranged Prüfkörperauflage- and rotation unit. As a rule, the orientation of the test piece is changed so that the defect detected by the 1D or 2D measuring system is difficult to find again. This is also due to the fact that the position data of the defect are not detected in the prior art. Thus, to rediscover the defect, it is often necessary to re-scan at least a portion of the surface of the specimen for defects. Such a test of a specimen is very time consuming and costly.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, mittels welcher/m ein Prüfkörper kostengünstig, genau, nachvollziehbar und schnell geprüft werden kann. It is therefore the object of the present invention to provide a device and a method by means of which a test body can be inexpensively, precisely, comprehensibly and quickly tested.
Die Aufgabe wird zum einen durch eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art gelöst, bei welcher die Prüfkörperauflage- und -rotationseinheit einen ersten, um seine Rotationsachse drehbaren Auflagekörper und einen zweiten, um seine Rotationsachse drehbaren Auflagekörper aufweist, deren Rotationsachsen parallel zueinander angeordnet sind oder sich in einem Punkt schneiden, die eine Auflage für den wenigstens einen Prüfkörper ausbilden und durch welche der wenigstens eine Prüfkörper um seine Rotationsachse rotierbar ist, wenigstens dem erste Auflagekörper ein Winkellagegeber zum Ermitteln eines Drehwinkels des Prüfkörpers auf der Prüfkörperauflage- und -rotationseinheit zugeordnet ist, wenigstens einer der Auflagekörper mit einem Antriebsmotor verbunden ist, die Prüfkörperauflage- und -rotationseinheit auf einer Schlitteneinheit zum Transportieren des Prüfkörpers von dem 1 D- oder 2D-Messsystem zu dem 2! D- oder SD- Messsystem und zurück verfahrbar ist, das 1 D- oder 2D-Messsystem eine Messstellener- fassungseinrichtung zum Ermitteln von Positionskoordinaten wenigstens einer Messstelle auf dem Prüfkörper aufweist, das 2! D- oder 3D-Messsystem eine Topographieerfassungseinrichtung aufweist, mit der Topographiedaten der wenigstens einen Messstelle erfassbar sind, und das 1 D- oder 2D-Messsystem und das 2V2D- oder 3D-Messsystem mit einer gemeinsamen Messstellendatenauswertungseinheit verbunden sind. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung lassen sich rotationssymmetrische Prüfkörper, insbesondere Mantelflächen von zylindrischen Prüfkörpern, einfach und schnell hinsichtlich Defekten und/oder Strukturstellen untersuchen. Unter Strukturstellen sind hier gewollte Strukturierungen der Oberfläche eines Prüfkörpers zu verstehen, wohingegen unter Defekten bzw. Fehlern ungewollte Oberflächenunebenheiten, wie beispielsweise Risse, Riefen, Dellen, Materialaufwürfe, Rattermarken, Schmiedemarken und/oder Materialanlagerungen zu verstehen sind. Im Folgenden wird die Prüfung eines Prüfkörpers im Hinblick auf Defekte mittels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben, was die erfindungsgemäße Vorrichtung jedoch nicht auf die Prüfung eines Prüfkörpers hinsichtlich Defekten einschränken soll. The object is achieved on the one hand by a device of the type described above, in which the Prüfkörperauflage- and rotation unit has a first, rotatable about its axis of rotation support body and a second, rotatable about its axis of rotation support body whose axes of rotation are arranged parallel to each other or in cutting a point that form a support for the at least one test specimen and by which the at least one test specimen is rotatable about its axis of rotation, at least the first support body is assigned an angular position sensor for determining a rotation angle of the specimen on the Prüfkörperauflage- and -rotation unit, at least one the support body is connected to a drive motor, the Prüfkörperauflage- and -rotation unit on a carriage unit for transporting the test piece from the 1 D or 2D measuring system to the 2! D or SD measuring system and can be moved back, the 1 D or 2D measuring system has a measuring point detection device for determining position coordinates of at least one measuring point on the test body, the 2! D- or 3D measuring system has a topography detection device, with the topography data of the at least one measuring point can be detected, and the 1 D or 2D measuring system and the 2V2D or 3D measuring system are connected to a common measuring point data evaluation unit. With the device according to the invention, rotationally symmetric test specimens, in particular lateral surfaces of cylindrical test specimens, can be examined easily and quickly with respect to defects and / or structural points. Structural locations are to be understood here as intended structurings of the surface of a test specimen, whereas defects or defects are to be understood as unwanted surface unevennesses, such as, for example, cracks, grooves, dents, material throws, chatter marks, forging marks and / or material deposits. In the following, the test of a test specimen with respect to defects by means of a device according to the invention will be described, which, however, is not intended to limit the device according to the invention to the examination of a specimen with regard to defects.
Erfindungsgemäß wird die Oberfläche des Prüfkörpers zunächst mit dem 1 D- oder 2D- Messsystem zweidimensional erfasst, um mögliche Defekte der Oberfläche des Prüfkörpers zu detektieren. Das 1 D- oder 2D-Messsystem kann beispielsweise als Kameraeinrichtung ausgebildet sein, welche eine Autofokuseinrichtung aufweist, mittels welcher die erfasste Oberfläche automatisch scharf gestellt wird. In alternativen Ausgestaltungsvarianten kann jedoch auch eine manuelle Einrichtung zum Scharfstellen des Erfassungsbereiches genutzt werden. According to the invention, the surface of the test specimen is first detected two-dimensionally with the 1 D or 2D measuring system in order to detect possible defects of the surface of the test specimen. The 1 D or 2D measuring system can be designed, for example, as a camera device which has an autofocus device by means of which the detected surface is automatically focused. In alternative embodiments, however, a manual device for focusing the detection range can also be used.
Wird mittels dem 1 D- oder 2D-Messsystem ein Defekt detektiert, wird dieser im Folgenden mit dem 2%D- oder 3D-Messsystem dreidimensional erfasst, um detaillierte Eigenschaftendes Defektes, wie beispielsweise dessen Abmessungen, insbesondere dessen Höhenkoordinaten, ermitteln zu können. Das 2 D- oder 3D-Messsystem weist hierfür einen 2V2D- oder 3D-Sensor auf, wobei unter einem 2! D-Sensor ein Sensor zu verstehen ist, durch dem jedem x-y-Paar in einer Fläche, also den Flächenkoordinaten, genau eine Höhenkoordinate z zugeordnet wird. Bei einem 3D-Sensor hingegen können jeder Flächenkoordinate beliebig viele Höhenkoordinaten zugeordnet werden. Das 2V2D- oder SD- Messsystem ist vorzugsweise als Mikroskopeinrichtung ausgestaltet. If a defect is detected by means of the 1D or 2D measuring system, it is subsequently detected in three dimensions using the 2% D or 3D measuring system in order to be able to determine detailed properties of the defect, such as its dimensions, in particular its height coordinates. The 2 D or 3D measuring system has a 2V2D or 3D sensor for this purpose, whereby under 2! D sensor is to be understood as a sensor by which each x-y pair in a surface, so the surface coordinates, exactly one altitude coordinate z is assigned. In the case of a 3D sensor, however, each surface coordinate can be assigned any number of height coordinates. The 2V2D or SD measuring system is preferably designed as a microscope device.
Vorzugsweise weist auch das 2 D- oder 3D-Messsystem eine Autofokuseinrichtung auf, da der Prüfprozess durch das Vorsehen einer Autofokuseinrichtung günstigerweise beschleunigt werden kann. Ferner kann jedoch auch das VJd- oder 3D-Messsystem manuell eingestellt werden. Ganz besonders bevorzugt kann der von dem 1 D- oder 2D- Messsystem ermittelte Fokus von dem 2! D- oder 3D-Messsystem übernommen werden, wodurch der Prüfprozess beschleunigt werden kann. Die von dem 2V£D- oder 3D-Messsystem erfassten Daten werden an eine Messstellenda- tenauswertungseinheit übermittelt, an welche auch die von dem 1 D- oder 2D-Messsystem erfassten Daten gesendet werden. Die Messstellendatenauswertungseinheit erstellt automatisch anhand dieser Daten einen Report. Der Report kann beispielsweise eine Abbildung des Defektes, die Abmessungen des Defektes und Informationen darüber, ob der Prüfkörper von einem Nutzer definierte Schwellwerte einhält oder nicht, beinhalten. Preferably, the 2 D or 3D measuring system also has an autofocus device, since the checking process can be expediently accelerated by the provision of an autofocus device. Furthermore, however, the VJd or 3D measuring system can also be set manually. Most preferably, the determined by the 1 D or 2D measuring system focus of the 2! D or 3D measuring system can be adopted, whereby the testing process can be accelerated. The data acquired by the 2V £ D or 3D measuring system is transmitted to a measuring point data evaluation unit, to which the data acquired by the 1D or 2D measuring system are also sent. The process tag data evaluation unit automatically generates a report based on this data. The report may include, for example, an image of the defect, the dimensions of the defect, and information as to whether or not the specimen complies with user-defined thresholds.
Die Messstellendatenauswertungseinheit ist vorzugsweise ein Computer, welcher ein entsprechendes Datenverarbeitungs- und -ausgabeprogramm aufweist. Günstigerweise besitzt die Messstellendatenauswertungseinheit ein Programm, welches es ermöglicht, die von dem 2! D- oder 3D-Messsystem erfassten Topographiedaten abzubilden und damit den Defekt des Prüfkörpers grafisch darzustellen. Alternativ können jedoch auch nur einzelne, beispielsweise vom Nutzer ausgewählte Messwerte, wie beispielsweise die Tiefe eines Kratzers oder die Höhe einer Materialansammlung, als Zahlenwert von der Mess- stellendatenauswertungseinheit angegeben werden. Auch ist es möglich, dass die Mess- stellendatenauswertungseinheit dem Nutzer mitteilt, wenn der Prüfkörper keine Defekte aufweist. Die Messstellendatenauswertungseinheit kann ferner eine Signaleinrichtung aufweisen, welche beispielsweise bei Ermittlung eines Defektes, welcher einen zuvor vom Nutzer festgelegten Grenzwert überschreitet und/oder bei Vorliegen keines Defektes, ein optisches, akustisches und/oder haptisches Signal ausgibt. The measuring point data evaluation unit is preferably a computer which has a corresponding data processing and output program. Conveniently, the measuring point data evaluation unit has a program which makes it possible for the 2! D or 3D measuring system recorded map topography data and thus graphically represent the defect of the specimen. Alternatively, however, only individual measured values, for example those selected by the user, such as, for example, the depth of a scratch or the height of a material accumulation, can be specified as a numerical value by the measuring data evaluation unit. It is also possible for the measuring point data evaluation unit to notify the user if the test piece has no defects. The measuring point data evaluation unit can furthermore have a signal device which, for example, outputs a visual, acoustic and / or haptic signal when a defect is detected which exceeds a limit previously set by the user and / or if there is no defect.
Vorteilhafterweise liegt der Prüfkörper während des gesamten Prüfprozesses, also auch während des Transportes des Prüfkörpers von dem 1 D- oder 2D-Messsystem zu dem 2 2D- oder 3D-Messsystem und der Erfassung des Prüfkörpers durch das 1 D- oder 2D- Messsystem und das VJd- oder 3D-Messsystem, auf einem ersten und einem zweiten von der Prüfkörperauflage- und -rotationseinheit umfassten Auflagekörper auf. Sind die Auflagekörper Auflagerollen, sind die beiden Auflagekörper vorteilhafterweise parallel zueinander, in einer Ebene liegend ausgerichtet. Als Auflagekörper können jedoch auch andere Körper, wie beispielsweise Kegel oder Kegelstümpfe, zum Einsatz kommen, die so angeordent werden, dass sich ihre Rotationsachsen in einem Punkt schneiden. Mittels der Auflagekörper ist der Prüfkörper mindestens um 360° um seine eigene Drehachse drehbar, wodurch die Erfassung der kompletten Oberfläche, insbesondere der Oberfläche des Prüfkörpers, durch das 1 D- oder 2D-Messsystem und das 2! D- oder 3D-Messsystem ermöglicht wird. Der Prüfkörper wird hierbei parallel zu den beiden Auflagekörpern mittig der beiden Auflagekörper platziert. Advantageously, the specimen during the entire test process, including during the transport of the specimen from the 1 D or 2D measuring system to 2 2D or 3D measuring system and the detection of the specimen by the 1 D or 2D measuring system and the VJd or 3D measuring system, on a first and a second covered by the Prüfkörperauflage- and rotation unit support body. If the support bodies are support rollers, the two support bodies are advantageously aligned parallel to one another, lying in one plane. As a support body, however, other bodies, such as cones or truncated cones, can be used, which are arranged so that their axes of rotation intersect at a point. By means of the support body, the specimen is at least 360 ° rotatable about its own axis of rotation, whereby the detection of the entire surface, in particular the surface of the specimen, by the 1 D or 2D measuring system and the 2! D or 3D measuring system is possible. The test specimen is placed parallel to the two support bodies in the middle of the two support bodies.
Zum Transport des Prüfkörpers von dem 1 D- oder 2D-Messsystem zu dem 2V2D- oder 3D-Messsystem sind der erste und der zweite Auflagekörper auf einer Schlitteneinheit aufgebracht. Der Prüfkörper kann somit automatisch, ohne umgelagert werden zu müssen, wenigstens von dem 1 D- oder 2 D-Messsystem zu dem 2/ D- oder 3D-Messsystem transportiert werden. Ferner kann die den ersten und den zweiten Auflagekörper aufweisende Prüfkörperauflage- und -rotationseinheit auch mittels der Schlitteneinheit zu einem Be- und/oder einem Entladeort transportiert werden. Zur optimalen Positionierung der Schlitteneinheit und damit des Prüfkörpers unter dem 1 D- oder 2D-Messsystem bzw. dem 2V2D- oder 3D-Messsystem und/oder zum Transport zum Be- und/oder Entladeort, ist die Schlitteneinheit wenigstens in zwei Achsrichtungen automatisch bewegbar. Vorteilhafterweise wird die Prüfkörperauflage- und -rotationseinheit in Abhängigkeit von einem Messergebnis mit der Schlitteneinheit zu einer bestimmten Position gefahren. Beispielsweise kann die Prüfkörperauflage- und -rotationseinheit zu einer Position transportiert werden, an welcher die nicht funktionsfähigen Prüfkörper aussortiert werden und/oder an welcher die funktionsfähigen Prüfkörper zu ihrem Einsatzort weitergeleitet werden. Ferner kann die Schlitteneinheit in speziellen Varianten der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung auch manuell verfahren werden. For transporting the test specimen from the 1D or 2D measuring system to the 2V2D or 3D measuring system, the first and second support bodies are mounted on a carriage unit. The specimen can thus be transported automatically, without having to be relocated, at least from the 1 D or 2 D measuring system to the 2 / D or 3D measuring system. Further, the Prüfkörperauflage- and -rotation unit having the first and the second support body can also be transported by means of the carriage unit to a loading and / or unloading. For optimal positioning of the carriage unit and thus the test piece under the 1 D or 2D measuring system or the 2V2D or 3D measuring system and / or for transport to loading and / or unloading, the carriage unit is automatically movable at least in two axial directions. Advantageously, the Prüfkörperauflage- and rotation unit is driven in response to a measurement result with the carriage unit to a certain position. For example, the Prüfkörperauflage- and rotation unit can be transported to a position at which the non-functional specimens are sorted out and / or on which the functional specimens are forwarded to their place of use. Furthermore, the slide unit can also be moved manually in special variants of the test device according to the invention.
Vorteilhafterweise wird die Bewegung der Schlitteneinheit durch ein Signal der Messstel- lendatenauswertungseinheit ausgelöst, welche mit dem 1 D- oder 2D-Messsystem gekoppelt ist und entsprechende Informationen von dieser erhält, wenn ein Defekt detektiert wurde und der Erfassungsprozess der gesamten Oberfläche des Prüfkörpers durch das 1 D- oder 2D-Messsystem abgeschlossen ist. In alternativen Ausgestaltungsvarianten der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung kann der Prüfkörper jedoch auch unmittelbar nach Detektion eines Defektes durch das 1 D- oder 2D-Messsystem zu dem 2V2D- oder SD- Messsystem transportiert werden. Insofern bei Erfassung des Defektes mit dem 21 D- oder 3D-Messsystem festgestellt wird, dass der Defekt die von dem Nutzer definierten Schwellenwerte nicht überschreitet, kann der Prüfkörper wieder zurück zu dem 1 D- oder 2D-Messsystem transportiert werden und die noch nicht auf Fehler geprüfte Oberfläche des Prüfkörpers mit dem 1 D- oder 2D-Messsystem hinsichtlich Defekten bzw. Fehlern erfasst werden. Wird dabei wenigstens ein festgelegter Schwellenwert überschritten, wird der Prüfkörper aussortiert. In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung ist die Schlitteneinheit auf einem Maschinenbett vorgesehen, auf welchem auch das 1 D- oder 2D-Messsystem und das 2! D- oder 3D-Messsystem angeordnet sind. Die Prüfvorrichtung an sich kann anwendungsfallspezifisch transportabel oder ortsfest ausgestaltet sein. Advantageously, the movement of the slide unit is triggered by a signal from the measuring point data evaluation unit, which is coupled to the 1D or 2D measuring system and receives corresponding information from this if a defect has been detected and the detection process of the entire surface of the test piece by the 1 D or 2D measuring system is completed. In alternative embodiments of the test device according to the invention, however, the test specimen can also be transported to the 2V2D or SD measuring system immediately after detection of a defect by the 1D or 2D measuring system. If, upon detection of the defect with the 21 D or 3D measuring system, it is ascertained that the defect does not exceed the threshold values defined by the user, the test piece can be transported back to the 1 D or 2D measuring system and not yet released Error tested surface of the specimen with the 1 D or 2D measuring system with regard to defects or errors are detected. If at least one defined threshold value is exceeded, the test specimen is sorted out. In a preferred embodiment of the testing device according to the invention, the carriage unit is provided on a machine bed on which the 1 D or 2D measuring system and the 2! D or 3D measuring system are arranged. The test apparatus itself can be designed to be transportable or stationary in relation to the application.
Zur Erzeugung einer Drehbewegung ist wenigstens der zweite Auflagekörper mit einem Antriebsmotor verbunden. Durch Rotation des zweiten Auflagekörpers um seine Rotationsachse und dessen Kontakt mit dem Prüfkörper wird die Rotationsbewegung des zweiten Auflagekörpers durch Reibung auf den Prüfkörper übertragen. Durch Drehung des Prüfkörpers um mindestens 360° kann die komplette Oberoberfläche des Prüfkörpers problemlos mit dem 1 D- oder 2D-Messsystem auf Fehler gescannt und gegebenenfalls mittels dem 2 D- oder 3D-Messsystem hinsichtlich der Fehlerdetails untersucht werden. Der erste um seine Rotationsachse drehbare Auflagekörper wird vorzugsweise durch den Kontakt mit dem Prüfkörper und dessen Drehbewegung in Rotation versetzt. In weiteren Ausgestaltungsvarianten der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung können jedoch auch der erste und der zweite Auflagekörper oder auch der erste Auflagekörper angetrieben werden. To generate a rotational movement, at least the second support body is connected to a drive motor. By rotation of the second support body about its axis of rotation and its contact with the specimen, the rotational movement of the second support body is transferred by friction to the specimen. By rotating the specimen by at least 360 °, the entire surface of the specimen can easily be scanned for errors with the 1D or 2D measuring system and, if necessary, examined for error details using the 2D or 3D measuring system. The first support body rotatable about its axis of rotation is preferably set in rotation by the contact with the test body and its rotational movement. In further embodiments of the test device according to the invention, however, also the first and the second support body or the first support body can be driven.
Günstigerweise sind die beiden Auflagekörper gleich ausgebildet, können in anderen Varianten der Prüfvorrichtung jedoch auch unterschiedlich ausgestaltet sein. So können diese beispielsweise aus unterschiedlichen Materialien bestehen, unterschiedliche Oberflächenstrukturen und/oder -beschichtungen und/oder verschiedene Abmessungen aufweisen. Conveniently, the two support body are the same design, but may be configured differently in other variants of the test device. For example, they may consist of different materials, have different surface structures and / or coatings and / or different dimensions.
Um eine genaue Position des ermittelten Defektes bestimmen zu können und diesen bei der Analyse mit dem 2! D- oder 3D-Messsystem schnell wiederzufinden, ist vorzugsweise der erste, Auflagekörper mit einem Winkellagegeber verbunden. Ferner ist zur Datenübertragung das 1 D- oder 2D-Messsystem mittels der Messstellendatenauswertungseinheit mit dem 2! D- oder 3D-Messsystem gekoppelt. In order to be able to determine an exact position of the determined defect and to analyze it with the 2! D- or 3D measuring system quickly find again, preferably the first support body is connected to an angular position sensor. Furthermore, the 1 D or 2D measuring system for data transmission by means of the measuring point data evaluation unit with the 2! Coupled D- or 3D measuring system.
Durch den Winkellagegeber kann stets die aktuelle Lage und/oder ein aktueller Drehwinkel des Prüfkörpers ermittelt werden. Bei Detektion eines Defektes auf und/oder in der Oberfläche des Prüfkörpers durch das 1 D- oder 2D-Messsystem können so genaue Posi- tionsdaten des Defektes bestimmt werden. Die Drehwinkelkoordinaten werden zur Positionierung des Defektes unter dem 2! D- oder 3D-Messsystem verwendet. The angular position sensor can always determine the current position and / or a current angle of rotation of the test body. Upon detection of a defect on and / or in the surface of the test specimen by the 1D or 2D measuring system, such precise position tion data of the defect can be determined. The rotation angle coordinates are used to position the defect below the 2! D or 3D measuring system used.
In weiteren Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung kann alternativ oder zusätzlich zu dem Winkellagegeber die aktuelle Position bzw. Rotationslage des Prüfkörpers auch ausgehend von einer Nulllage des Prüfkörpers anhand des Durchmessers des Prüfkörpers und/oder einer Drehzahl des Antriebes und unter Ermittlung der Geschwindigkeit und der Zeit berechnet werden. Hierzu ist vorzugsweise der Antrieb mit der Messstellendatenauswertungseinheit verbunden, welche anhand von Antriebsdaten die aktuelle Lage des Prüfkörpers berechnet. In further embodiments of the test device according to the invention, alternatively or in addition to the angular position sensor, the current position or rotational position of the test specimen can also be calculated starting from a zero position of the test specimen based on the diameter of the test specimen and / or a speed of the drive and determining the speed and the time , For this purpose, the drive is preferably connected to the measuring point data evaluation unit, which calculates the current position of the test object on the basis of drive data.
Um die Koordinaten des detektierten Defektes ermitteln zu können, wird zu Beginn der Erfassung des Prüfkörpers mit dem 1 D- oder 2 D-Messsystem ein entlang einer Mantellinie des Prüfkörpers verlaufender Nullpunkt definiert, anhand dessen die Koordinaten des Defektes bestimmt werden. Durch Koordinatentransformation werden die bei der ein- oder zweidimensionalen Erfassung des Prüfkörpers in zwei Koordinatenrichtungen ermittelten Koordinaten in Drehwinkelkoordinaten transformiert. Nach Transformation der Koordinaten und deren Übermittlung an das 21 D- oder 3D-Messsystem kann der Defekt ohne erneutes Scannen der Oberfläche auf Fehler direkt im Blickwinkel des 2! D- oder 3D- Messsystems ausgerichtet werden. Der Defekt wird hierbei automatisch nach Erfassen des Prüfkörpers mit dem 1 D- oder 2D-Messsystem durch laterale Bewegung des auf der Prüfkörperauflage- und -rotationseinheit aufliegenden Prüfkörpers mit der Schlitteneinheit und durch Drehung des Prüfkörpers durch wenigstens den zweiten Auflagekörper unter dem 2V2D- oder 3D-Messsystem positioniert. Ferner kann auch zunächst die gesamte Oberfläche des Prüfkörpers mit dem 1 D- oder 2D-Messsystem erfasst werden und erst im Anschluss bei Detektion wenigstens eines Defektes zu dem 2ΛΏ- oder 3D-Messsystem transportiert werden. Hierbei wird der Prüfkörper nach der Analyse eines ersten Defektes durch das 2V2D- oder 3D-Messsystem automatisch durch den zweiten angetriebenen Auflagekörper gedreht, sodass ein nächster Defekt mit dem 2V2D- oder 3D-Messsystem dreidimensional erfasst werden kann. Dieser Prozess wird solange fortgeführt, bis alle durch das 1 D- oder 2D-Messsystem gefundenen Defekte mit dem 2V2D- oder 3D-Messsystem erfasst wurden und/oder ein Defekt mit grenzwertüberschreitenden Abmessungen detek- tiert wurde und der Prüfkörper aussortiert wird. Im Vergleich zum Stand der Technik ermöglicht die erfindungsgemäße Prüfvorrichtung damit eine sehr schnelle, effektive, kostengünstige und vor allem auch nachvollziehbare Prüfung von Prüfkörpern. Das 1 D- oder 2 D-Messsystem, das 2V2D- oder 3D-Messsystem, die Prüfkörperauflage- und -rotationseinheit und die Messstellenerfassungseinrichtung sind vorzugsweise derart miteinander gekoppelt, dass beispielsweise mittels eines einzigen Knopfdruckes der Prüfkörper analysiert und ein Report von der Messstellenerfassungseinrichtung ausgegeben werden kann. Eine derartige Einknopfbedienung der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung ermöglicht eine sehr einfache, fehlerarme und schulungsfreundliche Bedienung der Prüfvorrichtung. In order to determine the coordinates of the detected defect, at the beginning of the detection of the test specimen with the 1 D or 2 D measuring system, a zero point running along a surface line of the test specimen is defined, by means of which the coordinates of the defect are determined. Coordinate transformation transforms the coordinates determined in one or two-dimensional detection of the test specimen into two coordinate directions into rotation angle coordinates. After transformation of the coordinates and their transmission to the 2 1 D or 3D measuring system, the defect can be checked for defects directly in the viewing angle of the 2! Without re-scanning the surface! D or 3D measuring system are aligned. The defect is here automatically after detection of the specimen with the 1 D or 2D measuring system by lateral movement of the resting on the Prüfkörperauflage- and -rotation unit specimen with the carriage unit and by rotation of the specimen by at least the second support body under the 2V2D or 3D Positioning system. Furthermore, the entire surface of the test specimen can also first be detected with the 1D or 2D measuring system and then transported to the 2ΛΏ or 3D measuring system only upon detection of at least one defect. In this case, after the analysis of a first defect by the 2V2D or 3D measuring system, the test specimen is automatically rotated by the second driven support body so that a next defect can be detected three-dimensionally with the 2V2D or 3D measuring system. This process is continued until all defects found by the 1D or 2D measuring system have been recorded with the 2V2D or 3D measuring system and / or a defect having cross-border dimensions has been detected and the test specimen is sorted out. Compared to the prior art, the test device according to the invention thus enables a very fast, effective, cost-effective and, above all, comprehensible testing of test specimens. The 1 D or 2 D measuring system, the 2V2D or 3D measuring system, the test specimen support and rotation unit and the measuring point detection device are preferably coupled to one another in such a way that, for example, the test specimen is analyzed by means of a single push of a button and a report is output by the measuring point detection device can. Such a one-button operation of the test device according to the invention allows a very simple, low-error and easy-to-use operation of the tester.
In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung weist das 1 D- oder 2D-Messsystem ein Bildgebungssystem mit Dunkelfeldbeleuchtung auf. Ein solches Bildgebungssystem mit Dunkelfeldbeleuchtung kann beispielsweise ein Dunkelfeldmikroskop sein. Bei dem Einsatz eines Bildgebungssystems mit Dunkelfeldbeleuchtung wird die Oberfläche des Prüfkörpers beleuchtet, wobei Oberflächenfehler, wie beispielsweise Risse, im Vergleich zu der restlichen glatten Oberfläche hell erscheinen. Defekte werden damit stark hervorgehoben und können leicht erkannt werden. In alternativen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung können jedoch auch andere bildgebende Systeme, beispielsweise ein Hellfeldmikroskop zur Defekterkennung verwendet werden. In a preferred embodiment of the test device according to the invention, the 1D or 2D measuring system has an imaging system with dark field illumination. Such a dark field illumination imaging system may be, for example, a dark field microscope. Using a dark field illumination imaging system illuminates the surface of the specimen, with surface defects, such as cracks, appearing bright compared to the rest of the smooth surface. Defects are thus highlighted and can be easily recognized. In alternative embodiments of the test device according to the invention, however, other imaging systems, such as a bright field microscope can be used for defect detection.
Besonders bevorzugt weist das 2V2D- oder 3D-Messsystem einen 2V2D- oder einen SD- Topographiesensor auf. Der Topographiesensor kann beispielsweise als optischer und/oder taktiler Sensor ausgebildet sein. Ferner kann jedoch auch ein chromatisch konfokaler Sensor eingesetzt werden. Der Topographiesensor dient vorrangig dazu, eine dreidimensionale Punktwolke oder ein Höhenprofil von einem Bereich, in welchem der Defekt liegt, zu erstellen. Durch Kopplung des 2! D- oder 3D-Messsystems mit der Mess- stellendatenauswertungseinheit wird von der Punktwolke oder dem Höhenprofil eine Abbildung erstellt, welche den Defekt veranschaulicht. Particularly preferably, the 2V2D or 3D measuring system has a 2V2D or an SD topography sensor. The topography sensor can be designed, for example, as an optical and / or tactile sensor. Furthermore, however, a chromatic confocal sensor can also be used. The topography sensor serves primarily to create a three-dimensional point cloud or a height profile from an area in which the defect is located. By coupling the 2! D- or 3D measuring system with the measuring point data evaluation unit, an image is created by the point cloud or the height profile, which illustrates the defect.
Als vorteilhaft hat es sich auch herausgestellt, wenn zur Höhenverstellung eines Objektivs des 2V2D- oder 3D-Messsystems eine Positioniereinheit mit dem Objektiv verbunden ist. Die 2V2D- oder 3D-Messung des detektierten Defektes erfolgt durch Höhenverschiebung des Objektivs, sodass auf unterschiedlichen Ebenen je ein optischer Schnitt von der Messstelle erzeugt wird. Die optischen Schnitte werden beispielsweise durch einen Algorithmus ausgewertet, welcher die in jeder Höhe unterschiedlichen Kontraste in Bezug auf ein hineinprojiziertes optisches Gitter setzt oder einen Flächenkontrast auswertet, um die genaue Lage der jeweiligen Oberflächenpunkte zu analysieren und damit insbesondere die Tiefe des Defektes ermitteln zu können. Der Algorithmus ist in der Messstellendaten- auswertungseinheit hinterlegt, an welche die Messergebnisse übermittelt werden und welche das Ergebnis des Messvorganges ausgibt. It has also proven to be advantageous if a positioning unit is connected to the objective in order to adjust the height of an objective of the 2V2D or 3D measuring system. The 2V2D or 3D measurement of the detected defect is made by shifting the height of the objective so that an optical section is produced by the measuring point at different levels. The optical sections are evaluated, for example, by an algorithm which shows the differences in height at each level an in-projected optical grating sets or evaluates a surface contrast in order to analyze the exact location of the respective surface points and thus to be able to determine in particular the depth of the defect can. The algorithm is stored in the measuring point data evaluation unit, to which the measurement results are transmitted and which outputs the result of the measuring process.
In einer besonders günstigen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung weist die Prüfkörperauflage- und -rotationseinheit wenigstens eine Führung zum Verändern eines Abstandes zwischen dem ersten Auflagekörper und dem zweiten Auflagekörper auf. Vorteilhafterweise können durch das Variieren des Abstandes zwischen den beiden Auflagekörpern problemlos Prüfkörper mit unterschiedlichen Abmessungen auf den Auflagekörpern aufgebracht werden. Ferner kann durch das Variieren des Abstandes zwischen den beiden Auflagekörpern auch die Position eines auf den Auflagekörpern aufgebrachten Prüfkörpers in einer Richtung, welche senkrecht zu einer Längsrichtung der Auflagekörpern und senkrecht zu einer Richtung, in welcher die Auflagekörper nebeneinander angeordnet sind, verläuft, verändert werden. In a particularly favorable embodiment of the test device according to the invention, the test body support and rotation unit has at least one guide for changing a distance between the first support body and the second support body. Advantageously, by varying the distance between the two support bodies, test specimens of different dimensions can be easily applied to the support bodies. Furthermore, by varying the distance between the two support bodies, the position of a test body applied to the support bodies in a direction which is perpendicular to a longitudinal direction of the support bodies and perpendicular to a direction in which the support bodies are arranged side by side extends.
Als günstig hat es sich hierbei erwiesen, wenn die Prüfvorrichtung wenigstens eine Wegmesseinrichtung zum Bestimmen eines Abstandes zwischen dem ersten Auflagekörper und dem zweiten Auflagekörper aufweist. Mittels des Wegmesssystems kann die Positionierung von Prüfkörpern mit unterschiedlichen Durchmessern erleichtert werden, da der Abstand zwischen den beiden Auflagekörpern exakt eingestellt werden kann. Je nach Ausführungsform der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung kann das Wegmesssystem beispielsweise einen Ultraschallsensor, einen Lasersensor, einen Lichtsensor und/oder Schleifkontakte aufweisen. It has proven to be advantageous in this case if the test device has at least one displacement measuring device for determining a distance between the first support body and the second support body. By means of the displacement measuring system, the positioning of test specimens with different diameters can be facilitated since the distance between the two abutment bodies can be set exactly. Depending on the embodiment of the test device according to the invention, the displacement measuring system can have, for example, an ultrasonic sensor, a laser sensor, a light sensor and / or sliding contacts.
Als vorteilhaft hat es sich auch erwiesen, wenn der erste Auflagekörper und/oder der zweite Auflagekörper eine Antirutschbeschichtung oder -Oberflächenstruktur aufweisen. Durch eine Antirutschbeschichtung wird die Reibung zwischen dem Prüfkörper und den Auflagekörpern erhöht, wodurch die Drehbewegung der Auflagekörper auf den Prüfkörper bzw. von dem Prüfkörper auf den nicht angetriebenen Auflagekörper besser übertragen werden kann. It has also proved to be advantageous if the first support body and / or the second support body have an anti-slip coating or surface structure. By an anti-slip coating, the friction between the test specimen and the support bodies is increased, whereby the rotational movement of the support body can be better transmitted to the specimen or from the specimen on the non-driven support body.
Besonders bevorzugt ist über dem ersten Auflagekörper und/oder dem zweiten Auflagekörper wenigstens ein aus Viton ausgebildeter O-Ring vorgesehen, da so ein optimaler Kontakt zwischen dem Prüfkörper und dem jeweiligen Auflagekörper hergestellt werden kann. Ferner können aber auch mehr oder weniger O-Ringe um die Auflagekörper angebracht sein. In alternativen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung kann auch die komplette Oberfläche der Auflagekörper mit einer Antirutschbeschichtung versehen sein. Auch kann die Antirutschbeschichtung mit einer beliebigen Struktur, beispielsweise gepunktet, gitterförmig oder linienartig, auf die Auflagekörper aufgebracht sein. Ebenso können die Auflagekörper auch an sich aus rutschbeständigem Material, beispielsweise Gummi, ausgebildet sein. Die Verwendung von Viton als Antirutschbeschichtung hat sich hinsichtlich dessen Eigenschaften und Kosten als besonders vorteilhaft erwiesen, jedoch können auch andere Materialien als Antirutschbeschichtung verwendet werden. Particularly preferably, at least one O-ring formed of Viton is provided above the first support body and / or the second support body, since such an optimum Contact between the test specimen and the respective support body can be produced. Furthermore, however, more or less O-rings can be attached to the support body. In alternative embodiments of the test device according to the invention, the complete surface of the support body may also be provided with an anti-slip coating. Also, the anti-slip coating with any structure, such as dotted, grid-shaped or line-like, be applied to the support body. Likewise, the support body can also be made of non-slip material, such as rubber. The use of Viton as an anti-slip coating has proven to be particularly advantageous in terms of its properties and cost, but other materials can be used as anti-slip coating.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltungsvariante der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung weist diese eine mit der Messstellendatenauswertungseinheit gekoppelte Prüfkörpersortiervorrichtung auf. Vorteilhafterweise können so Prüfkörper ohne Defekte direkt von dem 1 D- oder 2D-Messsystem zum Verwendungsort, beispielsweise einem Lager, einer Produktionsstätte oder einem Versand, transportiert werden. Fehler aufweisende Prüfkörper hingegen können mittels der Prüfkörpersortiereinrichtung zu dem 21 D- oder 3D-Messsystem transportiert werden und von dort, in Abhängigkeit des Messergebnisses, entweder ebenfalls dem Verwendungsort oder einem Ausschussteilelager zugeführt werden. Je nach Ausführungsform der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung kann die Prüfkörpersortiervorrichtung beispielsweise eine Greifereinrichtung, eine Stoßeinrichtung, eine Schrankeneinrichtung und/oder eine Weicheneinrichtung aufweisen. Die Prüfvorrichtung kann auch mehrere Prüfkörpersortiervorrichtungen umfassen. Beispielsweise kann eine Prüfkörpersortiervorrichtung in Nähe des 1 D- oder 2D-Messsystems und eine weitere in Nähe des 2! D- oder 3D-Messsystems angeordnet sein. In a particularly preferred embodiment variant of the test device according to the invention, this has a Prüfkörperortiervorrichtung coupled to the Meßstellenendatenauswertungseinheit. Advantageously, test specimens without defects can be transported directly from the 1D or 2D measuring system to the place of use, for example a warehouse, a production facility or a shipping facility. On the other hand faulty test specimens can be transported to the 2 1 D or 3D measuring system by means of the specimen sorting device and from there, depending on the measurement result, either also be supplied to the place of use or to a reject part store. Depending on the embodiment of the test device according to the invention, the test body sorting device can have, for example, a gripper device, a push device, a barrier device and / or a switch device. The test apparatus may also include a plurality of specimen sorting devices. For example, one specimen sorting device near the 1D or 2D measuring system and another near the 2! D or 3D measuring system can be arranged.
In einer optionalen Ausgestaltungsvariante der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung sind das 1 D- oder 2D-Messsystem und/oder das 2! D- oder 3D-Messsystem an einem über die Prüfkörperauflage- und -rotationseinheit führenden Portal der Prüfvorrichtung angebracht. Das Portal ist vorteilhafterweise auf oder an dem Maschinenbett vorgesehen, auf welchem auch der die Prüfkörperauflage- und -rotationseinheit tragende Schlitten vorgesehen ist. Durch das Vorsehen des 1 D- oder 2 D-Messsystems und des 2V2D- oder 3D- Messsystems an einem gemeinsamen Portal können diese besonders einfach und im Hinblick auf dem Prüfkörpertransport vorteilhaft gehalten und positioniert werden. So be- steht die Möglichkeit, dass die Position des 1 D- oder 2D-Messsystems und/oder des 2V2D- oder 3D-Messsystems in Richtung einer Portallängsrichtung, beispielsweise in Abhängigkeit der Prüfkörperabmessungen, verändert wird. Ebenso können das 1 D- oder 2D- Messsystem und das 2 D- oder 3D-Messsystem jedoch auch positionsfest an dem Portal angebracht sein. In alternativen Ausführungsvarianten der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung können das 1 D- oder 2D-Messsystem und/oder das 2! D- oder 3D-Messsystem jedoch auch in anderer Art und Weise an oder in der Nähe der Prüfkörperauflage- und - rotationsein heit vorgesehen sein. So kann das 1 D- oder 2D-Messsystem und das 2! D- oder 3D-Messsystem auch jeweils an einem Einzelstativ angebracht sein. In an optional embodiment variant of the test device according to the invention, the 1 D or 2D measuring system and / or the 2! D or 3D measuring system attached to a leading over the Prüfkörperauflage- and rotation unit portal of the test apparatus. The gantry is advantageously provided on or at the machine bed, on which also the carriage supporting the test body support and rotation unit is provided. By providing the 1 D or 2 D measuring system and the 2V2D or 3D measuring system on a common gantry, they can be held and positioned particularly easily and with regard to the tester transport. So be it it is possible that the position of the 1 D or 2D measuring system and / or the 2V2D or 3D measuring system in the direction of a portal longitudinal direction, for example, depending on the test specimen dimensions, is changed. Likewise, the 1 D or 2D measuring system and the 2 D or 3D measuring system can, however, also be mounted in a fixed position on the portal. In alternative embodiments of the test device according to the invention, the 1 D or 2D measuring system and / or the 2! D or 3D measuring system, however, also be provided in another way at or near the Prüfkörperauflage- and - rotation unit. So the 1 D or 2D measuring system and the 2! D or 3D measuring system also be attached to a single tripod.
Günstigerweise sind das 1 D- oder 2D-Messsystem und/oder das 2V2D- oder SD- Messsystem austauschbar vorgesehen, sodass diese durch ein 1 D- oder 2D-Messsystem und/oder ein 2 D- oder 3D-Messsystem mit anderen Eigenschaften ausgetauscht werden können. Dies bietet sich insbesondere dann an, wenn mit der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung Prüfkörper mit unterschiedlichen Eigenschaften geprüft werden sollen. Conveniently, the 1D or 2D measuring system and / or the 2V2D or SD measuring system are interchangeably provided so that they are exchanged by a 1D or 2D measuring system and / or a 2D or 3D measuring system with different characteristics can. This is particularly useful when test bodies with different properties are to be tested with the test device according to the invention.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird ferner durch ein Verfahren der eingangs genannten Gattung gelöst, bei welchem der Prüfkörper auf die einen um seine Rotationsachse drehbaren ersten Auflagekörper und einen um seine Rotationsachse drehbaren zweiten Auflagekörper aufweisende Prüfkörperauflage- und -rotationseinheit aufgelegt und zwischen den Auflagekörpern rotiert wird, wobei wenigstens ein Drehwinkel des Prüfkörpers auf der Prüfkörperauflage- und -rotationseinheit ermittelt wird, wenigstens der zweite Auflagekörper angetrieben wird, mit einer Messstellenerfassungseinrichtung des 1 D- oder 2 D-Messsystems Positionskoordinaten wenigstens einer Messstelle auf dem Prüfkörper ermittelt werden, der Prüfkörper mittels der auf einer Schlitteneinheit vorgesehenen Prüfkörperauflage- und -rotationseinheit von dem 1 D- oder 2D-Messsystem zu dem 2V2D- oder 3D-Messsystem transportiert wird, mit einer Topographieerfassungseinrichtung des 21/ D- oder 3D-Messsystems Topographiedaten der wenigstens einen Messstelle erfasst werden, und die von dem 1 D- oder 2D-Messsystem und dem 2V2D- oder SD- Messsystem erfassten Daten einer Messstellendatenauswertungseinheit übermittelt und von dieser im Hinblick darauf ausgewertet werden, ob wenigstens ein Defekt und/oder eine Strukturstelle auf der Oberfläche des Prüfkörpers vorhanden ist, der einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich zur einfachen und schnellen Detektion und Analyse von Defekten bzw. Fehlern und/oder Strukturstellen, wobei dieses nachfolgend beispielhaft für die Detektion von Defekten beschrieben wird. The object of the present invention is further achieved by a method of the type mentioned, in which the test body is placed on the one rotatable about its axis of rotation first support body and rotatable about its axis of rotation second support body Prüfkörperauflage- and rotation unit and rotated between the support bodies wherein at least one angle of rotation of the test specimen on the Prüfkörperauflage- and -rotation unit is determined, at least the second support body is driven, are determined with a measuring point detection device of the 1 D or 2 D measuring system position coordinates of at least one measuring point on the test specimen, the test specimen by means of on a carriage unit provided Prüfkörperauflage- and rotation unit of the 1 D or 2D measuring system to the 2V2D or 3D measuring system is transported, with a topography detection device of the 2 1 / D or 3D measuring system Topogr aphiedaten the at least one measuring point are detected, and the detected by the 1 D or 2D measuring system and the 2V2D or SD measurement system data transmitted to a Meßstellenendatenauswertungseinheit and evaluated by this with regard to whether at least one defect and / or a structural entity is present on the surface of the specimen that exceeds a predetermined threshold. The method according to the invention is suitable for the simple and rapid detection and analysis of defects or / and structural sites, this being described below by way of example for the detection of defects.
Zur Prüfung einer Oberfläche eines rotationssymmetrischen, insbesondere eines zylinderförmigen Prüfkörpers auf Fehler oder Defekte, wie beispielsweise Risse, Riefen, Abdrücke und/oder Materialansammlungen, wird die Oberfläche des Prüfkörpers erfindungsgemäß zunächst mit einem 1 D- oder 2D-Messsystem ein- oder zweidimensional erfasst. Hierzu wird der Prüfkörper auf einen ersten und einen zweiten von einer Prüfkörperauflage- und - rotationsein heit umfasste Auflagekörper aufgelegt und durch Antreiben wenigstens eines der Auflagekörper in Rotation versetzt. Um die komplette Oberfläche des Prüfkörpers, insbesondere dessen komplette Oberfläche, auf Defekte zu untersuchen, wird der Prüfkörper wenigstens um 360°, besonders bevorzugt um 370°, um seine eigene Achse gedreht. To test a surface of a rotationally symmetrical, in particular a cylindrical test specimen for defects or defects, such as cracks, grooves, impressions and / or accumulations of material, the surface of the specimen is inventively first or two-dimensionally detected with a 1 D or 2D measuring system. For this purpose, the test specimen is placed on a first and a second of a Prüfkörperauflage- and - rotation unit covered support body and set by driving at least one of the support body in rotation. In order to examine the entire surface of the test specimen, in particular its complete surface, for defects, the specimen is rotated about its own axis by at least 360 °, particularly preferably by 370 °.
Wird hierbei ein Oberflächenfehler von dem 1 D- oder 2D-Messsystem auf der Oberfläche des Prüfkörpers detektiert, wird der Prüfkörper, speziell der Bereich des Prüfkörpers, welcher den Defekt aufweist, mit einem 2! D- oder 3D-Messsystem zweieinhalb- oder dreidimensional erfasst, um detaillierte Angaben über den Fehler, insbesondere Höhenkoordinaten des Fehlers zu ermitteln. Hierbei werden speziell Topographiedaten mit einer von dem 2V2D- oder 3D-Messsystem umfassten Topographieerfassungseinrichtung erfasst, welche an eine Messstellendatenauswertungseinheit übermittelt werden. Durch die Mess- stellendatenauswertungseinheit werden die Messdaten aufbereitet und einem Nutzer beispielsweise in Form einer Abbildung des mit dem 2V2D- oder 3D-Messsystem gescannten Bereiches und/oder als Zahlenwerte ausgegeben. Die Messstellendatenauswertungsein- heit zeigt dem Nutzer an, ob wenigstens ein zuvor vom Nutzer definierter Schwellenwert überschritten wurde und der jeweilige Prüfkörper auszusortieren ist oder ob der Prüfkörper vom Nutzer funktionsgemäß verwendet werden kann. If a surface defect is detected by the 1D or 2D measuring system on the surface of the specimen, the specimen, especially the part of the specimen which has the defect, will be marked with a 2! D or 3D measuring system two and a half or three-dimensional recorded in order to obtain detailed information about the error, in particular height coordinates of the error. In this case, topographical data are specifically recorded with a topography acquisition device comprised by the 2V2D or 3D measuring system, which are transmitted to a measuring point data evaluation unit. The measurement data evaluation unit prepares the measurement data and outputs it to a user, for example in the form of a map of the area scanned with the 2V2D or 3D measurement system and / or as numerical values. The measuring point data evaluation unit indicates to the user whether at least one threshold previously defined by the user has been exceeded and the respective test specimen is to be sorted out or whether the test specimen can be functionally used by the user.
Erfindungsgemäß liegt der Prüfkörper während des gesamten Prüfprozesses auf den beiden Auflagekörpern auf. Ein Transport des Prüfkörpers von dem 1 D- oder 2D-Messsyste zu dem 2! D- oder 3D-Messsystem erfolgt hierbei durch automatisches Verfahren der den Prüfkörper tragenden Auflagekörper mittels einer Schlitteneinheit. Der Transport der Auflagekörper wird erfindungsgemäß durch ein Signal der mit dem 1 D- oder 2 D-Messsystem gekoppelten Messstellendatenauswertungseinheit ausgelöst, sobald diese von dem 1 D- oder 2 D-Messsystem die Information erlangt, dass der zweidimensionale Prüfprozess abgeschlossen ist und wenigstens ein Fehler detektiert wurde bzw. der Prüfprozess unterbrochen wird, da ein Fehler detektiert wurde. According to the invention, the test piece rests on the two support bodies during the entire test process. Transporting the specimen from the 1 D or 2D measuring system to the 2! D- or 3D measuring system takes place here by automatic process of the test body supporting the support body by means of a carriage unit. According to the invention, the transport of the support bodies is triggered by a signal of the measuring point data evaluation unit coupled to the 1 D or 2 D measuring system, as soon as they are separated from the 1 D sensor. or 2 D measuring system obtains the information that the two-dimensional test process is completed and at least one error was detected or the test process is interrupted because an error was detected.
Damit der wenigstens eine, von dem 1 D- oder 2D-Messsystem detektierte Defekt unverzüglich bei Platzierung des Prüfkörpers an oder in dem 2V2D- oder 3D-Messsystem wiedergefunden wird, wird die Position des Defektes bei Detektion durch den 1 D- oder 2D- Messsystems bestimmt. Hierzu ist wenigstens der erste Auflagekörper mit einem Winkellagegeber verbunden, mittels welchem der Drehwinkel des auf den Auflagekörpern aufliegenden Prüfkörpers bestimmt wird. Insofern ein Defekt gefunden wurde, wird der entsprechende Drehwinkel durch Kopplung des Winkellagegebers mit der Messstellendatenaus- wertungseinheit bestimmt und der entsprechende Wert an das 2V2D- oder SD- Messsystem übermittelt, sodass dieser bei Anordnung des Prüfkörpers in oder an das 2V2D- oder 3D-Messsystem eingestellt werden kann, ohne erneut die Oberfläche des Prüfkörpers nach Defekten abscannen zu müssen. In order for the at least one defect detected by the 1D or 2D measuring system to be retrieved immediately upon placement of the test specimen on or in the 2V2D or 3D measuring system, the position of the defect is detected upon detection by the 1D or 2D measuring system certainly. For this purpose, at least the first support body is connected to an angular position sensor, by means of which the angle of rotation of the resting on the support bodies test piece is determined. Insofar as a defect has been found, the corresponding angle of rotation is determined by coupling the angular position sensor with the measuring point data evaluation unit and the corresponding value is transmitted to the 2V2D or SD measuring system so that it is located in or on the 2V2D or 3D measuring system when the test specimen is arranged can be adjusted without having to rescan the surface of the specimen after defects.
In alternativen Ausgestaltungsvarianten kann der Drehwinkel des Prüfkörpers auch zusätzlich oder alternativ anhand der Drehzahl des angetriebenen Auflagekörpers und einem Durchmesser des Prüfkörpers ermittelt werden. In alternative embodiments, the angle of rotation of the test specimen can also be determined additionally or alternatively based on the rotational speed of the driven support body and a diameter of the specimen.
Zur Bestimmung der Position des Prüfkörpers wird zu Beginn der Prüfung ein entlang einer Oberlinie des Prüfkörpers verlaufender Nullpunkt definiert, welcher als Ausgangspunkt für die Drehwinkelbestimmung dient. Bei Detektion eines Defektes werden die aktuellen Koordinaten des Defektes in zwei Achsrichtungen ermittelt und gespeichert. Durch Koordinatentransformation werden diese Koordinaten in Drehwinkelkoordinaten überführt und dem 2> D- oder 3D-Messsystem zur Positionierung des Prüfkörpers zur Verfügung gestellt. To determine the position of the test specimen, a zero point running along a top line of the specimen is defined at the beginning of the test, which serves as the starting point for determining the angle of rotation. Upon detection of a defect, the current coordinates of the defect in two axial directions are determined and stored. Coordinate transformation converts these coordinates into rotation angle coordinates and provides them to the 2> D or 3D measurement system for positioning the test specimen.
Die Positionierung des Prüfkörpers erfolgt durch eine translatorische Bewegung einer den Prüfkörper tragenden Prüfkörperauflage- und -rotationseinheit mittels der Schlitteneinheit und einer Rotation des Prüfkörpers durch den wenigstens einen angetriebenen Auflagekörper. Für eine optimale Positionierung ist die Prüfkörperauflage- und -rotationseinheit wenigstens in zwei Achsrichtungen verfahrbar. In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die ein- oder zweidimensionale Erfassung eines Bereiches der Oberfläche des Prüfkörpers mit einem Bildgebungssystem mit Dunkelfeldbeleuchtung vorgenommen. Der Prüfkörper wird hierbei durch das Bildbeleuchtungssystem, welches beispielsweise als Dunkelfeldmikroskop ausgebildet ist, angestrahlt, wodurch Risse und andere Defekte in der Prüfkörperoberfläche sichtbar werden. In alternativen Verfahrensvarianten kann die Erfassung des Prüfkörpers jedoch auch mittels eines Hellfeldmikroskops oder eines anderen bildgebenden Systems erfolgen. The positioning of the test specimen is effected by a translatory movement of a test specimen bearing and rotating unit carrying the specimen by means of the slide unit and a rotation of the specimen by the at least one driven support body. For optimum positioning, the test specimen support and rotation unit can be moved at least in two axial directions. In a preferred embodiment of the method according to the invention, the one- or two-dimensional detection of a region of the surface of the specimen is carried out with an imaging system with dark field illumination. In this case, the test specimen is illuminated by the image illumination system, which is embodied, for example, as a dark field microscope, whereby cracks and other defects in the specimen surface become visible. In alternative process variants, however, the detection of the test specimen can also be effected by means of a bright field microscope or another imaging system.
Bei der vorliegenden Erfindung kann das eindimensionale Erfassen eines Bereiches der Oberfläche des Prüfkörpers auch beispielsweise mit einem taktilen Sensor oder Messsystem vorgenommen werden. In the present invention, the one-dimensional detection of a portion of the surface of the specimen can also be performed, for example, with a tactile sensor or measuring system.
Insofern ein Defekt auf oder in der Oberfläche des Prüfkörpers detektiert wurde, wird der Defekt des Prüfkörpers mit einem 2! D- oder einem 3D-Topographiesensor zweieinhalb- oder dreidimensional erfasst. Bei der Erfassung des Defektes mit dem Topographiesensor wird ein den Defekt erfassender Ausschnitt der Oberfläche des Prüfkörpers abbildende Punktwolke oder ein Höhenprofil erstellt, welche/s von der mit dem 2! D- oder 3D- Messsystem gekoppelten Messstellendatenauswertungseinheit grafisch dargestellt wird und/oder relevante Messwerte von dieser ausgeben werden. Je nach Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann beispielsweise ein optischer, taktiler und/oder chromatisch konfokaler Sensor als Topographiesensor eingesetzt werden. Insofar as a defect was detected on or in the surface of the specimen, the defect of the test specimen with a 2! D- or a 3D topography sensor two and a half or three-dimensional recorded. During the detection of the defect with the topography sensor, a point cloud or a height profile depicting the defect of the surface of the test specimen is created, which / s differs from that with the 2! D or 3D measuring system coupled measuring point data evaluation unit is displayed graphically and / or relevant measured values are output from this. Depending on the embodiment of the method according to the invention, for example, an optical, tactile and / or chromatic confocal sensor can be used as a topography sensor.
Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn eine 2! D- oder 3D-Messung des Prüfkörpers durch Höhenverstellung wenigstens eines Objektives des 2V2D- oder 3D-Messsystems erfolgt, wobei in mehreren übereinanderliegenden Ebenen optische Schnitte erzeugt werden, welche durch einen Algorithmus ausgewertet werden. Vorzugsweise erfolgt die 2V2D- oder 3D-Messung des detektierten Defektes durch Höhenverschiebung des Objektivs, sodass auf unterschiedlichen Ebenen je ein Bild von der Messstelle erzeugt wird. Die optischen Schnitte werden beispielsweise durch einen Algorithmus ausgewertet, welcher die in jeder Höhe unterschiedlichen Kontraste in Bezug zu einen hineinprojizierten optischen Gitter setzt oder einen Flächenkontrast auswertet, um die genaue Lage der jeweiligen Oberflächenpunkte zu analysieren und damit insbesondere die Tiefe des Defektes ermitteln zu können. In einer bevorzugten Ausgestaltungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Abstand zwischen dem ersten Auflagekörper und dem zweiten Auflagekörper mit einer Wegmesseinrichtung bestimmt. Damit kann der Abstand der beiden Auflagekörper zueinander optimal an den Durchmesser des Prüfkörpers angepasst werden. Je nach Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann beispielsweise ein Ultraschallsensor, ein Lasersensor und/oder ein Lichtsensor zum Ermitteln des Abstandes zwischen den beiden Auflagekörpern verwendet werden. It has proved to be advantageous if a 2! D- or 3D measurement of the specimen by adjusting the height of at least one objective of the 2V2D or 3D measuring system, wherein in several superimposed planes optical sections are generated, which are evaluated by an algorithm. The 2V2D or 3D measurement of the detected defect preferably takes place by height displacement of the objective, so that an image is generated by the measuring point at different levels. The optical sections are evaluated, for example, by an algorithm which sets the contrast that is different in each height with respect to a projected-in optical grating or evaluates a surface contrast in order to analyze the exact position of the respective surface points and thus in particular to be able to determine the depth of the defect. In a preferred embodiment variant of the method according to the invention, a distance between the first support body and the second support body is determined by a displacement measuring device. Thus, the distance between the two support body to each other can be optimally adapted to the diameter of the specimen. Depending on the embodiment of the method according to the invention, for example, an ultrasonic sensor, a laser sensor and / or a light sensor can be used to determine the distance between the two support bodies.
Als besonders günstig hat es sich erwiesen, wenn ein Abstand zwischen dem ersten Auflagekörper und dem zweiten Auflagekörper in Abhängigkeit eines Durchmessers des Prüfkörpers verändert wird. So können Prüfkörper mit unterschiedlichen Durchmessern problemlos geprüft werden. It has proved to be particularly favorable if a distance between the first support body and the second support body is changed as a function of a diameter of the test body. So test specimens with different diameters can be easily tested.
Vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, deren Aufbau, Funktion und Vorteile sind im Folgenden anhand von Figuren näher erläutert, wobei Advantageous embodiments of the present invention, their structure, function and advantages are explained in more detail below with reference to figures, wherein
Figur 1 schematisch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung in einer Vorderansicht von rechts oben zeigt, und Figure 1 shows schematically an embodiment of a test device according to the invention in a front view from the top right, and
Figur 2 schematisch einen Ausschnitt der in Figur 1 dargestellten erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung in einer Vorderansicht von oben zeigt, welcher eine Schlitteneinheit, einen ersten und einen zweiten Auflagekörper und einen auf den Auflagekörpern aufgebrachten Prüfkörper veranschaulicht. Figure 2 shows schematically a detail of the test device according to the invention shown in Figure 1 in a front view from above, which illustrates a carriage unit, a first and a second support body and a test body applied to the support bodies.
Figur 1 zeigt schematisch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung 1 in einer Vorderansicht von rechts oben. Die Prüfvorrichtung 1 weist zum Prüfen einer Oberfläche 21 eines Prüfkörpers 2 ein an einem Portal 7 angebrachtes 1 D- oder 2D- Messsystem 4 und ein ebenfalls an dem Portal 7 angeordnetes 2! D- oder SD- Messsystem 5 auf. Figure 1 shows schematically an embodiment of a test device 1 according to the invention in a front view from the top right. For testing a surface 21 of a test specimen 2, the test apparatus 1 has a 1 D or 2D measuring system 4 attached to a gantry 7 and a 2 also arranged on the gantry 7! D or SD measuring system 5 on.
In dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel der Prüfvorrichtung 1 sind das 1 D- oder 2D-Messsystem 4 als auch das 2ΛΌ- oder 3D-Messsystem 5 entlang des Portals 7 verfahrbar. In weiteren Varianten der Prüfvorrichtung 1 können das 1 D- oder 2D- Messsystem 4 und/oder das 2V2D- oder 3D-Messsystem 5 jedoch auch ortsfest an dem Portal 7 angebracht sein. In alternativen Ausgestaltungen sind das 1 D- oder 2D- Messsystem 4 und/oder das 2V_!D- oder 3D-Messsystem 5 nicht an einem Portal der Prüfvorrichtung 1 vorgesehen, sondern sind beispielsweise auch an einer Ständereinheit angeordnet. In the exemplary embodiment of the test apparatus 1 shown in FIG. 1, the 1D or 2D measuring system 4 as well as the 2ΛΌ or 3D measuring system 5 can be moved along the portal 7. In further variants of the test apparatus 1, however, the 1D or 2D measuring system 4 and / or the 2V2D or 3D measuring system 5 can also be attached to the portal 7 in a stationary manner. In alternative embodiments, the 1 D or 2D Measuring system 4 and / or the 2V_! D or 3D measuring system 5 are not provided on a portal of the test apparatus 1, but are for example also arranged on a stand unit.
Das 1 D- oder 2D-Messsystem 4 ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel als Kameraeinrichtung mit Dunkelfeldbeleuchtung ausgebildet, mittels welcher die Oberfläche 21 des Prüfkörpers 2 hinsichtlich Defekten ein- oder zweidimensional erfasst wird. Wird ein Defekt in oder an der Oberfläche des Prüfkörpers 2 durch das 1 D- oder 2D-Messsystem 4 detektiert, wird dieser Defekt anschließend mit dem 2/ D- oder 3D-Messsystem 5 zweieinhalb- oder dreidimensional erfasst. Das 2V2D- oder 3D-Messsystem 5 ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel als Mikroskopeinrichtung ausgebildet und weist einen Topographiesensor auf. Durch die Analyse des Defektes mit dem Topographiesensor können Abmessungen des Defektes, insbesondere Höhenkoordinaten, bestimmt werden, welche ausschlaggebend dafür sind, ob der Prüfkörper 2 als Ausschussteil aussortiert oder funktionsfähiges Teil verwendet wird. The 1D or 2D measuring system 4 is formed in the embodiment shown as a camera device with dark field illumination, by means of which the surface 21 of the specimen 2 with respect to defects one or two-dimensional detected. If a defect in or on the surface of the test specimen 2 is detected by the 1D or 2D measuring system 4, this defect is subsequently detected two-by-half or three-dimensionally with the 2 / D or 3D measuring system 5. The 2V 2 D or 3D measuring system 5 is designed as a microscope device in the embodiment shown and has a topography sensor. By analyzing the defect with the topography sensor, it is possible to determine dimensions of the defect, in particular height coordinates, which are decisive for whether the test specimen 2 is sorted out as a reject part or a functional part is used.
Zur Abbildung und Auswertung der von dem 2 -!D- oder 3D-Messsystem 5 ermittelten Topographiedaten ist das 21/ D- oder 3D-Messsystem 5 mit einer Messstellendatenauswer- tungseinheit 9 verbunden. Die Messstellendatenauswertungseinheit 9 ist in dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel als Computer ausgebildet, welcher ein Programm aufweist, welches es ermöglicht, die von dem 2V D- oder 3D-Messsystem 5 erhaltenen Topographiedaten graphisch oder als Zahlenwert auszugeben und einem Nutzer basierend auf diesen Daten und den von einem Benutzer zuvor festgelegten Schwellenwerten mitzuteilen, ob der Prüfkörper 2 die gewünschten Anforderungen erfüllt oder als Ausschussteil aussortiert werden muss. For imaging and evaluation of the topography data determined by the 2 - D or 3D measuring system 5, the 2 1 / D or 3D measuring system 5 is connected to a measuring point data evaluation unit 9. In the exemplary embodiment shown in FIG. 1, the measuring point data evaluation unit 9 is designed as a computer, which makes it possible to output the topography data obtained from the 2V D or 3D measuring system 5 graphically or as a numerical value and to a user based on these data and to tell the thresholds previously set by a user whether the test specimen 2 meets the desired requirements or has to be sorted out as a reject part.
Unterhalb des 1 D- oder 2D-Messsystems 4 und des 2 D- oder 3D-Messsystems 5 ist eine Prüfkörperauflage- und -rotationseinheit 3 vorgesehen, auf welcher der Prüfkörper 2 während des gesamten Prüfprozesses aufliegt. Die Prüfkörperauflage- und -rotationseinheit 3 weist einen ersten Auflagekörper 31 und einen zweiten Auflagekörper 32 auf. Der erste Auflagekörper 31 und der zweite Auflagekörper 32 sind derart in einer Haltevorrichtung 34, 34' gelagert, dass diese jeweils um ihre eigene Rotationsachse B, C drehbar sind. Wie in Figur 2 ersichtlich, sind der erste Auflagekörper 31 und der zweite Auflagekörper 2 als parallel zueinander ausgerichtete Auflagerollen ausgebildet. Auf den beiden Auflagekörpern 31 , 32 ist der hinsichtlich Oberflächenfehlern zu prüfende Prüfkörper 2 aufgelegt, wobei der Prüfkörper 2 mittig des ersten und des zweiten Auflagekörpers 31 , 32, parallel zu den beiden Auflagekörpern 31 , 32 ausgerichtet ist. In dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel wird ein zylinderförmig ausgebildeter Prüfkörper 2 geprüft. Mit der Prüfvorrichtung können 1 können jedoch auch anders ausgebildete rotationssymmetrische Prüfkörper 2, beispielsweise kugel- oder kegelförmige Prüfkörper 2, geprüft werden. Below the 1 D or 2D measuring system 4 and the 2 D or 3D measuring system 5, a Prüfkörperauflage- and -rotation unit 3 is provided, on which the test body 2 rests during the entire test process. The Prüfkörperauflage- and rotation unit 3 has a first support body 31 and a second support body 32. The first support body 31 and the second support body 32 are mounted in a holding device 34, 34 'such that they are each rotatable about their own axis of rotation B, C. As can be seen in FIG. 2, the first support body 31 and the second support body 2 are designed as support rollers oriented parallel to one another. On the two support bodies 31, 32 is the test body 2 to be inspected for surface defects placed, wherein the test piece 2 is aligned in the center of the first and second support body 31, 32, parallel to the two support bodies 31, 32. In the exemplary embodiment shown in FIG. 1, a cylindrical test specimen 2 is tested. With the test apparatus 1, however, differently shaped rotationally symmetric test specimens 2, for example spherical or conical test specimens 2, can be tested.
Die die beiden Auflagekörper 31 , 32 aufweisende Halteeinrichtung 34, 34' ist auf einer verfahrbaren Schlitteneinheit 6 vorgesehen. Durch das Aufbringen der Prüfkörperauflage- und -rotationseinheit 3 auf die Schlitteneinheit 6 kann der Prüfkörper 2 im Falle eines von dem 1 D- oder 2D-Messsystem 4 detektierten Defektes automatisch von dem 1 D- oder 2D-Messsystem 4 zu dem 2 D- oder 3D-Messsystem 5 verfahren werden, ohne dass der Prüfkörper 2 von der Prüfkörperauflage- und -rotationseinheit 3 heruntergenommen und auf einer weiteren Prüfkörperauflage- und -rotationseinheit 3 platziert werden muss. Durch das automatische Verfahren des Prüfkörpers 2 von dem 1 D- oder 2D-Messsystem 4 zu dem 2V2D- oder 3D-Messsystem 5 kann die Zeit des Prüfprozesses im Vergleich zu dem aus dem Stand der Technik bekannten Prüfverfahren wesentlich verkürzt und damit die Kosten für den Prüfprozess gesenkt werden. The two support bodies 31, 32 having holding means 34, 34 'is provided on a movable slide unit 6. By applying the Prüfkörperauflage- and -rotation unit 3 to the carriage unit 6, the test specimen 2 in the case of detected by the 1 D or 2D measuring system 4 defect automatically from the 1 D or 2D measuring system 4 to the 2 D or 3D measuring system 5 are carried out without the test specimen 2 has to be removed from the Prüfkörperauflage- and -rotation unit 3 and placed on another Prüfkörperauflage- and -rotation unit 3. Due to the automatic movement of the test specimen 2 from the 1 D or 2D measuring system 4 to the 2V2D or 3D measuring system 5, the time of the test process can be significantly shortened compared with the test method known from the prior art and thus the costs for the test Testing process are lowered.
In alternativen Varianten der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung 1 kann die die Halteeinrichtung 34, 34' aufweisende Prüfkörperauflage- und -rotationseinheit 3 derart gelagert sein, dass diese in zwei oder drei Achsrichtungen verfahrbar ist. Dies hat den Vorteil, dass die Prüfkörperauflage- und -rotationseinheit 3 und damit der Prüfkörper 2 besonders genau unter dem 1 D- oder 2D-Messsystem 4 bzw. dem 2V2D- oder 3D-Messsystem 5 angeordnet werden kann. Ferner können so auch weitere Positionen, beispielsweise Be- und/oder Entladeort, leicht erreicht werden. In alternative variants of the test device 1 according to the invention, the test body support and rotation unit 3 having the holding device 34, 34 'can be mounted such that it can be moved in two or three axial directions. This has the advantage that the Prüfkörperauflage- and -rotation unit 3 and thus the specimen 2 can be placed particularly accurately under the 1 D or 2D measuring system 4 and the 2V2D or 3D measuring system 5. Furthermore, other positions, for example, loading and / or unloading, can be easily achieved.
Zum automatischen Verfahren der Prüfkörperauflage- und -rotationseinheit 3 von dem 1 D- oder 2D-Messsystem 4 zu dem 2V D- oder 3D-Messsystem 5 sind das 1 D- oder 2D- Messsystem 4 und die die Prüfkörperauflage- und -rotationseinheit 3 tragende Schlitteneinheit 6 mit der Messstellendatenauswertungseinheit 9 gekoppelt. Bei Detektion eines Defektes des Prüfkörpers 2 durch das 1 D- oder 2D-Messsystem 4 wird ein Signal von dem 1 D- oder 2D-Messsystem 4 an die Messstellendatenauswertungseinheit 9 übermittelt, um dieser mitzuteilen, dass der Prüfkörper 2 durch das 2V£D- oder 3D-Messsystem 5 erfasst werden muss. Sobald das 1 D- oder 2 D-Messsystem 4 die Prüfung des Prüfkör- pers 2 auf Defekte beendet hat oder unmittelbar nachdem ein Defekt detektiert wurde, wird durch die Messstellendatenauswertungseinheit 9 ein Signal an die Schlitteneinheit 6 gegeben, wodurch die Schlitteneinheit 6 die Prüfkörperauflage- und -rotationseinheit 3 zu dem 2 2D- oder 3D-Messsystem 5 transportiert. For the automatic movement of the test specimen support and rotation unit 3 from the 1D or 2D measurement system 4 to the 2V D or 3D measurement system 5, the 1D or 2D measurement system 4 and the specimen support and rotation unit 3 are supported Slide unit 6 coupled to the measuring point data evaluation unit 9. Upon detection of a defect of the test specimen 2 by the 1D or 2D measuring system 4, a signal is transmitted from the 1D or 2D measuring system 4 to the measuring point data evaluation unit 9 in order to inform the test specimen 2 that the specimen 2V £ D or 3D measuring system 5 must be detected. Once the 1D or 2D measuring system 4 has passed the test of the pers 2 has finished with defects or immediately after a defect has been detected, the measuring point data evaluation unit 9 sends a signal to the slide unit 6, whereby the slide unit 6 transports the test piece support and rotation unit 3 to the 2-D or 3-D measuring system 5.
Vorteilhafterweise wird die Prüfkörperauflage- und -rotationseinheit 3, insofern kein Defekt durch das 1 D- oder 2 D-Messsystem 4 detektiert wurde, nicht zu dem 2V2D- oder SD- Messsystem 5 verfahren, sondern der Prüfkörper 2 direkt von der Prüfkörperauflage- und -rotationseinheit 3 entfernt und gegebenenfalls ein neuer Prüfkörper 2 auf diese aufgelegt. Der mit der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung 1 durchgeführte Prüfprozess ist damit sehr effizient, zeitsparend, kostengünstig und nachvollziehbar. Advantageously, the Prüfkörperauflage- and rotation unit 3, insofar as no defect was detected by the 1 D or 2 D measuring system 4, not to the 2V2D or SD measuring system 5 method, but the test piece 2 directly from the Prüfkörperauflage- and removed rotation unit 3 and optionally placed a new specimen 2 on this. The test process performed with the test apparatus 1 according to the invention is thus very efficient, time-saving, cost-effective and comprehensible.
Für eine einfache und komplette Erfassung der Oberfläche 21 des Prüfkörpers 2 wird dieser während der Erfassung mit dem 1 D- oder 2D-Messsystem 4 wenigstens um 360°, bevorzugt um 370°, um seine Rotationsachse A gedreht. Hierzu ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel der zweite Auflagekörper 32 mit einem Antrieb verbunden, welcher den zweiten Auflagekörper 32 antreibt. Durch die Rotation des zweiten Auflagekörpers 32 um seine Rotationsachse B und den Kontakt des zweiten Auflagekörpers 32 mit dem Prüfkörper 2 wird der Prüfkörper 2 in Bewegung versetzt. Der Prüfkörper 2 rotiert dabei um seine Rotationsachse A. Ferner wird der erste Auflagekörper 31 durch Berührung des Prüfkörpers 2 bei Rotation des Prüfkörpers 2 ebenfalls in Bewegung versetzt, wobei der erste Auflagekörper 31 um seine Rotationsachse C rotiert. Optimalerweise kann durch die Rotation des Prüfkörpers 2 die komplette Oberfläche 21 des Prüfkörpers 2 problemlos von dem 1 D- oder 2D-Messsystem 4 hinsichtlich Defekte, wie beispielsweise Riefen, Risse, Abdrücke oder Materialansammlungen, untersucht werden. In alternativen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung 1 können jedoch auch beide Auflagekörper 31 , 32 angetrieben werden, wobei diese mit einem gemeinsamen Antrieb oder zwei separat gekoppelten oder ungekoppelten Antrieben angetrieben werden können. For a simple and complete detection of the surface 21 of the test specimen 2, it is rotated about its axis of rotation A during the detection with the 1D or 2D measuring system 4 at least by 360 °, preferably by 370 °. For this purpose, in the embodiment shown, the second support body 32 is connected to a drive, which drives the second support body 32. Due to the rotation of the second support body 32 about its axis of rotation B and the contact of the second support body 32 with the test specimen 2, the specimen 2 is set in motion. The test body 2 rotates about its axis of rotation A. Further, the first support body 31 is also caused by contact of the specimen 2 during rotation of the specimen 2 in motion, wherein the first support body 31 rotates about its axis of rotation C. Optimally, the complete surface 21 of the test specimen 2 can be easily examined by the 1D or 2D measuring system 4 for defects, such as, for example, grooves, cracks, impressions or accumulations of material due to the rotation of the specimen 2. In alternative embodiments of the test apparatus 1 according to the invention, however, both support bodies 31, 32 can also be driven, and these can be driven by a common drive or two separately coupled or uncoupled drives.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der erste Auflagekörper 31 mit einem Winkellagegeber verbunden, welcher stetig die aktuelle Lage und/oder einen aktuellen Drehwinkel α des auf den Auflagekörpern 31 , 32 aufgebrachten Prüfkörpers 2 ermittelt. Anhand der Lage des Prüfkörpers 2 kann die Position eines durch das 1 D- oder 2D-Messsystem 4 detektierten Defektes bestimmt werden, wodurch der Defekt bei Erfassung des Prüfkörpers 2 mit dem 2V2D- oder 3D-Messsystem 5 schnell und einfach wiederzufinden ist. Hier- zu werden ermittelte Positionsdaten von dem Winkellagegeber an die Messstellendaten- auswertungseinheit 9 und von dieser an das 2 D- oder 3D-Messsystem 5 übertragen. Bei Defektdetektion wird der Prüfkörper 2 mittels der Schlitteneinheit 6 zu dem 2 D- oder 3D-Messsystem 5 verfahren. Anschließend oder währenddessen wird der Prüfkörper 2 anhand der durch den Winkellagegeber bestimmten Positionsdaten des Defektes mittels des angetriebenen Auflagekörpers 32 so gedreht, dass der Defekt mit dem 2V2D- oder 3D-Messsystem 5 erfasst werden kann. Vorteilhafterweise kann der Prüfprozess durch schnelles Auffinden des Defektes und unnötigen Handhabungsprozessen verkürzt und damit die Prüfkosten reduziert werden. In the embodiment shown, the first support body 31 is connected to an angular position sensor which continuously determines the current position and / or a current rotation angle α of the test body 2 applied to the support bodies 31, 32. Based on the position of the test specimen 2, the position of a detected by the 1 D or 2D measuring system 4 defect can be determined, whereby the defect in detection of the specimen 2 with the 2V2D or 3D measuring system 5 can be found quickly and easily. Here- to be determined position data from the angular position encoder to the Meßstellenendaten- evaluation unit 9 and transmitted from this to the 2 D or 3D measuring system 5. In defect detection, the test piece 2 is moved by means of the slide unit 6 to the 2 D or 3D measuring system 5. Subsequently or in the meantime, the test specimen 2 is rotated on the basis of the position data of the defect determined by the angular position sensor by means of the driven support body 32 so that the defect can be detected with the 2V 2 D or 3D measuring system 5. Advantageously, the inspection process can be shortened by quickly locating the defect and unnecessary handling processes and thus reducing the testing costs.
In einer alternativen Ausgestaltungsvariante der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung 1 kann der aktuelle Drehwinkel α des Prüfkörpers 2 auch alternativ oder zusätzlich anhand eines Durchmessers d des Prüfkörpers 2 und einer Drehzahl, welche beispielsweise am Antrieb der zweiten Auflagekörper 32 erfasst werden kann, ermittelt werden. Hierzu wird der Winkel der angetriebenen Auflagekörper 32 überwacht und ausgelesen. In an alternative embodiment variant of the test device 1 according to the invention, the actual angle of rotation α of the test piece 2 can alternatively or additionally be determined using a diameter d of the test piece 2 and a speed which can be detected, for example, at the drive of the second support body 32. For this purpose, the angle of the driven support body 32 is monitored and read out.
Wie in Figur 1 gezeigt, sind das Portal 7 und die die Prüfkörperauflage- und -rotations- einheit aufweisende Schlitteneinheit 6 auf einem Maschinenbett 70 vorgesehen, sodass die Prüfkörperauflage- und -rotationseinheit 3 und die Messsysteme 4, 5 in einer festen Relation zueinander stehen. As shown in FIG. 1, the gantry 7 and the slide unit 6 having the test piece support and rotation unit are provided on a machine bed 70 so that the test piece support and rotation unit 3 and the measuring systems 4, 5 are in a fixed relationship to one another.
Die Prüfvorrichtung 1 weist ferner eine in dem gezeigten Ausführungsbeispiel als Roboter ausgebildete Prüfkörpersortiervorrichtung 10 auf, mittels welcher Defekte aufweisende Prüfkörper 2 aussortiert, neue Prüfkörper 2 auf die Prüfkörperauflage- und -rotationseinheit 3 aufgelegt und als funktionsfähig geprüfte Prüfkörper 2 zu ihrem Verwendungsort transportiert werden. In alternativen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung 1 kann die Prüfkörpersortiervorrichtung 10 beispielsweise auch als Förderband mit einem Weichen- und/oder Schrankensystem ausgebildet sein. Ebenso könnte aber auch eine Art Stoßvorrichtung als Sortiersystem eingesetzt werden, welche den Prüfkörper 2 entsprechend seines Prüfergebnisses auf ein entsprechendes Förderband oder ähnliches schubst. The test apparatus 1 further has a Prüfkörperortiervorrichtung 10 formed in the embodiment shown as a robot, by means of which defects rejected specimens 2, placed new specimens 2 on the Prüfkörperauflage- and rotation unit 3 and transported as functionally tested specimens 2 to their place of use. In alternative embodiments of the test device 1 according to the invention, the Prüfkörperortiervorrichtung 10 may be formed, for example, as a conveyor belt with a point and / or barrier system. Likewise, however, it would also be possible to use a type of pusher as a sorting system which pushes the test piece 2 according to its test result onto a corresponding conveyor belt or the like.
Figur 2 zeigt schematisch einen Ausschnitt der in Figur 1 dargestellten erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung 1 in einer Vorderansicht von oben, welcher eine Schlitteneinheit 6, einen ersten und einen zweiten Auflagekörper 31 , 32 und einen auf den Auflagekörpern 31 , 32 aufgebrachten Prüfkörper 2 veranschaulicht. Gleiche Bezugszeichen wie in Figur 1 bezeichnen gleiche Komponenten, weshalb auf die vorherige Beschreibung zu diesen Komponenten verwiesen wird. FIG. 2 schematically shows a detail of the testing device 1 according to the invention shown in FIG. 1 in a front view from above, which shows a carriage unit 6, a first and a second support body 31, 32 and one on the support bodies 31, 32 applied test specimen 2 illustrates. The same reference numerals as in Figure 1 denote the same components, for which reason reference is made to the previous description of these components.
Wie in Figur 2 ersichtlich, weisen der erste Auflagekörper 31 und der zweite Auflagekörper 32 jeweils eine in Form von O-Ringen ausgebildete Antirutschbeschichtung 33, 33' auf. In dem Ausführungsbeispiel sind die O-Ringe aus Viton ausgebildet, können in weiteren Ausführungsformen der Prüfvorrichtung 1 jedoch auch aus Gummi oder einem anderen rutschhemmenden Material ausgebildet sein. Um eine gute Auflagefläche für den Prüfkörper 2 auszubilden und eine hohe Reibung zwischen dem Prüfkörper 2 und den beiden Auflagekörpern 31 , 32 herzustellen, sind mehrere O-Ringe um jeweils eine Auflagekörper 31 , 32 vorgesehen. In alternativen Varianten der Prüfvorrichtung können jedoch auch nur ein oder zwei O-Ringe um jeweils einen Auflagekörper 31 , 32 angebracht sein. Anwendungsfallspezifisch können die Abmessungen der O-Ringe variieren. So ist es vorteilhaft, wenn nur wenige O-Ringe vorgesehen werden, die O-Ringe möglichst breit auszugestalten. Ferner kann die Antirutschbeschichtung 33, 33' in weiteren Formen der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung 1 auch die komplette Oberfläche der Auflagekörpern 31 , 32 bedecken oder mit einer bestimmten Struktur auf diese aufgebracht sein. Ebenso können die Auflagekörpern 31 , 32 auch aus rutschhemmendem Material, wie beispielsweise Gummi, ausgebildet sein. As can be seen in FIG. 2, the first support body 31 and the second support body 32 each have an anti-slip coating 33, 33 'in the form of O-rings. In the embodiment, the O-rings are made of Viton, but may be formed in other embodiments of the test apparatus 1 but also made of rubber or other slip-resistant material. In order to form a good support surface for the test specimen 2 and to produce a high friction between the specimen 2 and the two support bodies 31, 32, a plurality of O-rings are provided around one support body 31, 32. In alternative variants of the test device, however, only one or two O-rings can be mounted around a respective support body 31, 32. Depending on the application, the dimensions of the O-rings can vary. So it is advantageous if only a few O-rings are provided to design the O-rings as wide as possible. Furthermore, in other forms of the test device 1 according to the invention, the anti-slip coating 33, 33 'can also cover the entire surface of the support bodies 31, 32 or be applied to it with a specific structure. Likewise, the support bodies 31, 32 may also be formed of slip-resistant material, such as rubber.
In dem in Figur 2 gezeigten Ausführungsbeispiel der Prüfvorrichtung 1 sind der erste Auflagekörper 31 und der zweite Auflagekörper 32 identisch ausgestaltet und auf gleicher Höhe in der Prüfvorrichtung 1 angeordnet. Anwendungsfallspezifisch können die Auflagekörper 31 , 32 jedoch auch unterschiedlich ausgebildet sein. Ferner können die Auflagekörper 31 , 32 auch auf unterschiedlichen Höhen in der Prüfvorrichtung 1 angeordnet sein. In the exemplary embodiment of the test apparatus 1 shown in FIG. 2, the first support body 31 and the second support body 32 are designed identically and arranged at the same height in the test apparatus 1. Depending on the application, the support bodies 31, 32 can however also be designed differently. Furthermore, the support bodies 31, 32 can also be arranged at different heights in the test apparatus 1.
Um Prüfkörper 2 mit unterschiedlichen Abmessungen, insbesondere unterschiedlichen Durchmessern d, mit der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung 1 prüfen zu können, ist ein Abstand D von der ersten Auflagekörper 31 zu der zweiten Auflagekörper 32 einstellbar. Hierfür sind der erste und der zweite Auflagekörper 31 , 32 auf einer Führung 35 vorgesehen. Der Abstand D zwischen dem ersten und dem zweiten Auflagekörper 31 , 32 wird durch Befehl von der Messstellendatenauswertungseinheit 9 geändert. Der Messstellen- datenauswertungseinheit 9 teilt der Nutzer zu Beginn des Prüfprozesses den Durchmesser d des aktuell zu prüfenden Prüfkörpers 2 mit. Ferner kann die Prüfvorrichtung 1 auch eine Messvorrichtung aufweisen, welche zu Beginn eines Prüfprozesses den Durchmesser d des Prüfkörpers 2 ermittelt und diesen Wert der Messstellendatenauswertungsein- heit Θ mitteilt, woraufhin die Messstellendatenauswertungseinheit 9 automatisch den Abstand D zwischen den beiden Auflagekörpern 31 , 32 anpasst. In weiteren Varianten der Prüfvorrichtung 1 kann der Abstand D auch manuell, beispielsweise durch Betätigen eines Einstellrades, variiert werden. In order to be able to test specimens 2 with different dimensions, in particular different diameters d, with the test device 1 according to the invention, a distance D from the first support body 31 to the second support body 32 is adjustable. For this purpose, the first and the second support body 31, 32 are provided on a guide 35. The distance D between the first and second support bodies 31, 32 is changed by command from the measurement point data evaluation unit 9. At the beginning of the test process, the user informs the user of the measuring point data evaluation unit 9 of the diameter d of the test body 2 currently being tested. Furthermore, the test apparatus 1 can also Have a measuring device, which determines the diameter d of the test piece 2 at the beginning of a test process and this value of Meßstellenendatenauswertungsein- unit Θ, whereupon the measuring point data evaluation unit 9 automatically adjusts the distance D between the two support bodies 31, 32. In further variants of the test apparatus 1, the distance D can also be varied manually, for example by actuating a dial.
In dem Ausführungsbeispiel der Prüfvorrichtung 1 , welches in Figur 2 gezeigt ist, sind die beiden Auflagekörper 31 , 32 durch eine gemeinsame Führung 35 verfahrbar. Ferner kann jedoch, um den Abstand D zwischen den beiden Auflagekörpern 31 , 32 zu variieren, auch nur einer der beiden Auflagekörper 31 , 32 auf eine Führung aufgebracht sein. Ebenso können der erste und der zweite Auflagekörper 31 , 32 auch auf separaten Führungen vorgesehen sein oder die Auflagekörper 31 , 32 durch mehrere gemeinsame Führungen geführt werden. In the embodiment of the test apparatus 1, which is shown in Figure 2, the two support body 31, 32 can be moved by a common guide 35. Furthermore, however, in order to vary the distance D between the two support bodies 31, 32, only one of the two support bodies 31, 32 may be applied to a guide. Likewise, the first and the second support body 31, 32 may be provided on separate guides or the support body 31, 32 are guided by a plurality of common guides.
Die in Figur 2 gezeigte Prüfvorrichtung 1 weist ferner eine Wegmesseinrichtung 11 auf, mit welcher der Abstand D zwischen den beiden Auflagekörpern 31 , 32 bestimmt werden kann. Anhand eines genau definierten Abstandes D kann zum Beispiel der Prüfkörper 2 besser platziert werden. The test apparatus 1 shown in FIG. 2 also has a displacement measuring device 11 with which the distance D between the two support bodies 31, 32 can be determined. Based on a well-defined distance D, for example, the test specimen 2 can be better placed.
Das 1 D- oder 2 D-Messsystem 4, das 2! D- oder 3D-Messsystem 5, die Messstellenda- tenauswertungseinheit 9 und die Schlitteneinheit 6 sind so gekoppelt, dass beispielsweise mit nur einem Knopfdruck der Prüfprozess des Prüfkörpers 2 abgewickelt wird und dem Nutzer alle wesentlichen Informationen durch die Messstellendatenauswertungseinheit 9 ausgegeben werden. Ferner kann auch die Prüfkörpersortiervorrichtung 10 mit den oben genannten Komponenten gekoppelt sein, sodass z. B. per Knopfdruck die geprüften Prüfkörper 2 entsprechend des Prüfergebnisses aussortiert werden und der Prüfprozess damit vollautomatisch, zügig und kostengünstig abläuft. The 1 D or 2 D measuring system 4, the 2! D- or 3D measuring system 5, the Meßstellendatenauswertungseinheit 9 and the slide unit 6 are coupled so that, for example, with only a push of a button, the test process of the test piece 2 is handled and the user all essential information is output by the Meßstellenendatenauswertungseinheit 9. Furthermore, the Prükörpersortiervorrichtung 10 may be coupled to the above components, so z. B. at the touch of a button, the tested specimens 2 are sorted out according to the test result and thus the test process is fully automatic, expeditious and cost-effective.

Claims

Patentansprüche claims
1. Prüfvorrichtung (1) zum Prüfen einer Oberfläche (21) wenigstens eines rotationssymmetrischen Prüfkörpers (2), wobei die Prüfvorrichtung (1) 1. testing device (1) for testing a surface (21) of at least one rotationally symmetrical test body (2), wherein the test device (1)
wenigstens eine Prüfkörperauflage- und -rotationseinheit (3),  at least one test specimen support and rotation unit (3),
ein 1 D- oder 2D-Messsystem (4) zum ein- oder zweidimensionalen Erfassen der a 1 D or 2D measuring system (4) for one- or two-dimensional detection of
Oberfläche (21) des Prüfkörpers (2), und Surface (21) of the specimen (2), and
ein 2V2D- oder 3D-Messsystem (5) zum zweieinhalb- oder dreidimensionalen Erfassen eines Bereiches der Oberfläche (21) des Prüfkörpers (2) aufweist,  a 2V2D or 3D measuring system (5) for two and a half or three-dimensional detection of a region of the surface (21) of the test specimen (2),
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die Prüfkörperauflage- und -rotationseinheit (3) einen ersten, um seine Rotationsachse (B) drehbaren Auflagekörper (31) und einen zweiten, um seine Rotationsachse (C) drehbaren Auflagekörper (32) aufweist, deren Rotatiosachsen parallel zueinander angeordnet sind oder sich in einem Punkt schneiden, die eine Auflage für den wenigstens einen Prüfkörper (2) ausbilden und durch welche der wenigstens eine Prüfkörper (2) um seine Rotationsachse (A) rotierbar ist,  in that the test specimen support and rotation unit (3) has a first support body (31) rotatable about its axis of rotation (B) and a second support body (32) rotatable about its axis of rotation (C) whose rotatio axes are arranged parallel to one another or inwardly cutting a point which forms a support for the at least one test piece (2) and through which the at least one test piece (2) is rotatable about its axis of rotation (A),
wenigstens der ersten Auflagekörper (31) ein Winkellagegeber zum Ermitteln eines Drehwinkels (a) des Prüfkörpers (2) auf der Prüfkörperauflage- und -rotationseinheit (3) zugeordnet ist,  at least the first support body (31) is assigned an angular position sensor for determining a rotation angle (a) of the test body (2) on the test body support and rotation unit (3),
wenigstens einer der Auflagekörper (31 , 32) mit einem Antriebsmotor verbunden ist, die Prüfkörperauflage- und -rotationseinheit (3) auf einer Schlitteneinheit (6) zum Transportieren des Prüfkörpers (2) von dem 1 D- oder 2D-Messsystem (4) zu dem 2V2D- oder 3D-Messsystem (5) und zurück verfahrbar ist,  at least one of the support bodies (31, 32) is connected to a drive motor, the Prüfkörperauflage- and rotation unit (3) on a carriage unit (6) for transporting the test body (2) of the 1 D or 2D measuring system (4) the 2V2D or 3D measuring system (5) and can be moved back,
das 1 D- oder 2D-Messsystem (4) eine Messstellenerfassungseinrichtung zum Ermitteln von Positionskoordinaten wenigstens einer Messstelle (8) auf dem Prüfkörper (2) aufweist,  the 1 D or 2D measuring system (4) has a measuring point detection device for determining position coordinates of at least one measuring point (8) on the test body (2),
das 21 D- oder 3D-Messsystem (5) eine Topographieerfassungseinrichtung aufweist, mit der Topographiedaten der wenigstens einen Messstelle (8) erfassbar sind, und  the 21 D or 3D measuring system (5) has a topography detection device with which topographical data of the at least one measuring point (8) can be detected, and
das 1 D- oder 2D-Messsystem (4) und das 2V2D- oder 3D-Messsystem (5) mit einer Messstellendatenauswertungseinheit (9) verbunden sind.  the 1 D or 2D measuring system (4) and the 2V2D or 3D measuring system (5) are connected to a measuring point data evaluation unit (9).
2. Prüfvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das 1 D- oder 2D- Messsystem (4) ein Bildgebungssystem mit Dunkelfeldbeleuchtung aufweist. 2. Testing device according to claim 1, characterized in that the 1 D or 2D measuring system (4) has an imaging system with dark field illumination.
3. Prüfvorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das 2 D- oder 3D-Messsystem (5) einen 2! D- oder einen 3D-Topographiesensor aufweist. 3. Testing device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the 2 D or 3D measuring system (5) a 2! D or a 3D topography sensor has.
4. Prüfvorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Höhenverstellung eines Objektivs (51) des 2 D- oder 3D-Messsystems (5) eine Positioniereinheit mit dem Objektiv (51) verbunden ist. 4. A test device according to at least one of the preceding claims, characterized in that for adjusting the height of a lens (51) of the 2 D or 3D measuring system (5) a positioning unit with the lens (51) is connected.
5. Prüfvorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfkörperauflage- und -rotationseinheit (3) wenigstens eine Führung zum Verändern eines Abstandes (D) zwischen dem ersten Auflagekörper (31) und dem zweiten Auflagekörper (32) aufweist. 5. Test device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the Prüfkörperauflage- and rotation unit (3) has at least one guide for changing a distance (D) between the first support body (31) and the second support body (32).
6. Prüfvorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfvorrichtung (1) wenigstens eine Wegmesseinrichtung zum Bestimmen eines Abstandes (D) zwischen dem ersten Auflagekörper (31) und dem zweiten Auflagekörper (32) aufweist. 6. Test device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the test device (1) has at least one displacement measuring device for determining a distance (D) between the first support body (31) and the second support body (32).
7. Prüfvorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Auflagekörper (31) und/oder der zweite Auflagekörper (32) eine Antirutschbeschichtung oder -Oberflächenstruktur aufweist/aufweisen. 7. Test device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the first support body (31) and / or the second support body (32) has / have an antislip coating or surface structure.
8. Prüfvorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass über dem ersten Auflagekörper (31) und/oder dem zweiten Auflagekörper (32) wenigstens zwei O-Ringe vorgesehen sind. 8. Testing device according to at least one of the preceding claims, characterized in that over the first support body (31) and / or the second support body (32) at least two O-rings are provided.
9. Prüfvorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfvorrichtung (1) eine mit der Messstellendatenauswer- tungseinheit (9) gekoppelte Prüfkörpersortiervorrichtung (10) aufweist. 9. Test device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the test device (1) has a Prüfkörperortiervorrichtung (10) coupled to the Meßstellenendatenauswer- processing unit (9).
10. Prüfvorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das 1 D- oder 2 D-Messsystem (4) und/oder das 2! D- oder 3D-Messsystem (5) an einem über die Prüfkörperauflage- und -rotationseinheit (3) führenden Portal (7) der Prüfvorrichtung (1) angebracht sind. 10. Test device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the 1 D or 2 D measuring system (4) and / or the 2! D or 3D measuring system (5) are mounted on a portal (7) of the test device (1) which leads over the test specimen support and rotation unit (3).
11. Verfahren zum Prüfen einer Oberfläche (21) wenigstens eines rotationssymmetrischen Prüfkörpers (2), wobei 11. A method for testing a surface (21) of at least one rotationally symmetric test specimen (2), wherein
der Prüfkörper (2) auf eine Prüferköperauflage- und -rotationseinheit (3) aufgebracht und mit dieser um seine Rotationsachse (A) rotiert wird, und  the test body (2) is applied to a Prüferköperauflage- and -rotation unit (3) and rotated with this about its axis of rotation (A), and
die Oberfläche (21) des Prüfkörpers (2) mit einem 1 D- oder 2D-Messsystem (4) ein- oder zweidimensional und anschließend mit einem 2V2D- oder 3 D-Messsystem (5) zweieinhalb- oder dreidimensional erfasst wird, one the surface (21) of the test piece (2) with a 1 D or 2D measuring system (4) or two-dimensionally and then with a 2V 2 D or 3 D-measuring system (5) or two and a half is recorded in three dimensions,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass der Prüfkörper (2) auf die einen um seine Rotationsachse (B) drehbaren ersten Auflagekörper (31) und einen um seine Rotationsachse (C) drehbaren zweiten Auflagekörper (32) aufweisende Prüfkörperauflage- und -rotationseinheit (3) aufgelegt und zwischen den Auflagekörpern (31 , 32) rotiert wird, wobei  in that the test body (2) is placed on the first support body (31) rotatable about its axis of rotation (B) and a test body support and rotation unit (3) rotatable about its axis of rotation (C) and between the support bodies (3). 31, 32) is rotated, wherein
wenigstens ein Drehwinkel (a) des Prüfkörpers (2) auf der Prüfkörperauflage- und -rotationseinheit (3) ermittelt wird,  at least one angle of rotation (a) of the test piece (2) on the test piece support and rotation unit (3) is determined,
wenigstens einer der Auflagekörper (31 , 32) angetrieben wird,  at least one of the support bodies (31, 32) is driven,
mit einer Messstellenerfassungseinrichtung des 1 D- oder 2D-Messsystems (4) Positionskoordinaten wenigstens einer Messstelle (8) auf dem Prüfkörper (2) ermittelt werden,  position coordinates of at least one measuring point (8) on the test body (2) are determined with a measuring point detection device of the 1D or 2D measuring system (4),
der Prüfkörper (2) mittels der auf einer Schlitteneinheit (6) vorgesehenen Prüfkörperauflage- und -rotationseinheit (3) von dem 1 D- oder 2D-Messsystem (4) zu dem 2! D- oder 3D-Messsystem (5) transportiert wird,  the test body (2) by means of the provided on a carriage unit (6) Prüfkörperauflage- and -rotation unit (3) of the 1 D or 2D measuring system (4) to the 2! D or 3D measuring system (5) is transported,
mit einer Topographieerfassungseinrichtung des 2V2D- oder 3D-Messsystems (5) Topographiedaten der wenigstens einen Messstelle (8) erfasst werden, und die von dem 1 D- oder 2D-Messsystem (4) und dem 2V2D- oder 3D-Messsystem (5) erfassten Daten einer Messstellendatenauswertungseinheit (9) übermittelt und von dieser im Hinblick darauf ausgewertet werden, ob wenigstens ein Defekt und/oder eine Strukturstelle auf der Oberfläche (21) des Prüfkörpers (2) vorhanden ist, der wenigstens einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet.  topographical data of the at least one measuring point (8) are detected by a topography detecting device of the 2V2D or 3D measuring system (5) and detected by the 1D or 2D measuring system (4) and the 2V2D or 3D measuring system (5) Data are transmitted to a measuring point data evaluation unit (9) and evaluated by it with regard to whether at least one defect and / or a structural location is present on the surface (21) of the test body (2) which exceeds at least one predetermined threshold value.
12. Verfahren nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die ein- oder zweidimensionale Erfassung des Prüfkörpers (2) mit einem Bildgebungssystem mit Dunkelfeldbeleuchtung vorgenommen wird. 12. The method according to claim 11, characterized in that the one- or two-dimensional detection of the specimen (2) is carried out with an imaging system with dark field illumination.
13. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Prüfkörper (2) mit einem 2V2D- oder einem SD-Topographiesensor dreidimensional erfasst wird. 13. The method according to at least one of claims 11 or 12, characterized in that the test body (2) is detected in three dimensions with a 2V2D or an SD topography sensor.
14. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine 2> D- oder 3D-Messung des Prüfkörpers (2) durch Höhenverstellung wenigstens eines Objektivs (51) des 2! D- oder 3D-Messsystems (5) erfolgt, wobei in mehreren übereinanderliegenden Ebenen optische Schnitte erzeugt werden, welche durch einen Algorithmus ausgewertet werden. 14. The method according to at least one of claims 11 to 13, characterized in that a 2> D or 3D measurement of the specimen (2) by height adjustment of at least one lens (51) of the 2! D- or 3D measuring system (5) takes place, wherein in several superimposed planes optical sections are generated, which are evaluated by an algorithm.
15. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstand (D) zwischen dem ersten Auflagekörper (31) und dem zweiten Auflagekörper (32) mit einer Wegmesseinrichtung (11) bestimmt wird. 15. The method according to at least one of claims 11 to 14, characterized in that a distance (D) between the first support body (31) and the second support body (32) with a displacement measuring device (11) is determined.
16. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstand (D) zwischen dem ersten Auflagekörper (31) und dem zweiten Auflagekörper (32) in Abhängigkeit eines Durchmessers (d) des Prüfkörpers (2) verändert wird. 16. The method according to at least one of claims 11 to 15, characterized in that a distance (D) between the first support body (31) and the second support body (32) in dependence of a diameter (d) of the test body (2) is changed.
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